Was ist, wenn Weltraummüll und Klimawandel zum gleichen Problem werden?

Es ist einfach, das Weltraummüllproblem mit dem Klimawandel zu vergleichen. Durch menschliche Aktivitäten werden zu viele tote Satelliten und Maschinenfragmente in der Erdumlaufbahn weggeworfen. Wenn diese Option nicht aktiviert ist, kann Weltraummüll erhebliche Probleme für zukünftige Generationen darstellen und den Zugang zum Weltraum zunehmend erschweren oder im schlimmsten Fall unmöglich machen.

Dennoch können die beiden miteinander verbunden werden. Die Atmosphäre unseres Planeten zieht auf natürliche Weise umlaufende Trümmer nach unten und verbrennt sie in der dickeren unteren Atmosphäre. Steigende Kohlendioxidwerte verringern jedoch die Dichte der oberen Atmosphäre, was diesen Effekt verringern kann. Eine Studie, die letzten Monat auf der Europäischen Konferenz über Weltraummüll vorgestellt wurde, besagt, dass das Problem unterschätzt wurde und dass sich die Menge an Weltraummüll im Orbit im schlimmsten Fall bis 2100 um das 50-fache erhöhen könnte.

“Die Zahlen haben uns überrascht”, sagte Hugh Lewis, ein Experte für Weltraummüll von der University of Southampton in England und Mitautor des Papiers, das in den kommenden Monaten zur Begutachtung durch Fachkollegen eingereicht wird. “Es gibt echten Grund zur Beunruhigung.”

Unsere Atmosphäre ist ein nützlicher Verbündeter bei der Beseitigung von Weltraummüll. Kollisionen mit seinen Molekülen verursachen Luftwiderstand und ziehen Objekte zurück in die Atmosphäre. Unterhalb von 300 Meilen über der Oberfläche zerfallen die meisten Objekte auf natürliche Weise in die dickere untere Atmosphäre und verbrennen in weniger als 10 Jahren.

In der unteren Atmosphäre können Kohlendioxidmoleküle Infrarotstrahlung wieder abgeben, nachdem sie von der Sonne absorbiert wurden, die dann von der dicken Atmosphäre als Wärme eingefangen wird. Aber über 60 Meilen, wo die Atmosphäre dünner ist, ist das Gegenteil der Fall. “Es gibt nichts, um diese Energie wiederzugewinnen”, sagte Matthew Brown, ebenfalls von der University of Southampton und Hauptautor der Zeitung. “So geht es in den Weltraum verloren.”

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Durch das Entweichen von Wärme nimmt das Volumen der Atmosphäre und damit ihre Dichte ab. Seit dem Jahr 2000 sagen Herr Brown und sein Team, dass die Atmosphäre bei 250 Meilen 21 Prozent ihrer Dichte aufgrund steigender Kohlendioxidwerte verloren hat. Wenn sich der Kohlendioxidgehalt bis 2100 verdoppelt – im Einklang mit der Worst-Case-Szenario-Bewertung des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimawandel – könnte diese Zahl auf 80 Prozent steigen.

Für Weltraummüll sind die Auswirkungen stark. Mehr als 2.500 Objekte mit einer Größe von mehr als vier Zoll kreisen derzeit in oder unter einer Höhe von 250 Meilen. Im schlimmsten Fall würde eine längere Lebensdauer der Umlaufbahn von bis zu 40 Jahren bedeuten, dass weniger Gegenstände in die untere Atmosphäre gezogen werden. Objekte in dieser Höhe würden sich um das 50-fache auf etwa 125.000 vermehren.

Selbst in einem Best-Case-Szenario, in dem sich der Kohlendioxidgehalt stabilisiert oder sogar umkehrt, wird erwartet, dass sich die Menge an Weltraummüll verdoppelt. Mr. Brown glaubt, dass ein wahrscheinlicheres Ergebnis irgendwo dazwischen liegt, vielleicht eine 10- oder 20-fache Zunahme.

Die Forschung ist “eine sehr wichtige Arbeit”, sagte John Emmert, ein Atmosphärenwissenschaftler am US Naval Research Laboratory in Washington, DC, der den Verlust der atmosphärischen Dichte untersucht hat. Dr. Emmert sagt jedoch, dass weitere Forschung erforderlich ist, um die Schwere des Problems zu verstehen – wobei die Auswirkungen des Sonnenzyklus der Sonne auch als Hauptfaktor für Änderungen der atmosphärischen Dichte bekannt sind.

Die Ergebnisse können auch Regulierungsbehörden und Satellitenbetreiber vor Herausforderungen stellen, insbesondere SpaceX, Amazon und andere Unternehmen, die Megakonstellationen von Tausenden von Satelliten bauen möchten, um Internetdienste aus der erdnahen Umlaufbahn auf den Boden zu strahlen.

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Erst im vergangenen Monat genehmigte die US-amerikanische Federal Communications Commission beispielsweise eine Anfrage von SpaceX, die Umlaufbahnen von fast 3.000 Satelliten in ihrer Starlink-Konstellation zu verringern, mit der Begründung, dass der Luftwiderstand in angemessener Zeit auf natürliche Weise tote Satelliten und Trümmer auffegen würde.

Untersuchungen von Herrn Brown und seinem Team legen nahe, dass die Annahme möglicherweise fehlerhaft ist.

Ein FCC-Sprecher sagte, dass die meisten ihrer Antragsteller derzeit die Debris Assessment Software der NASA verwendeten, um die Lebensdauer von Satelliten in einer erdnahen Umlaufbahn vorherzusagen. “Wir wissen derzeit nicht, ob es Pläne gibt, dieses Programm zu ändern, um die in der Zeitung vorhergesagten Änderungen der atmosphärischen Zusammensetzung zu berücksichtigen”, sagte er. “Die FCC überprüft regelmäßig ihre Regeln und Vorschriften und aktualisiert sie im Einklang mit den Entwicklungen auf dem Markt und den wissenschaftlichen Erkenntnissen.”

SpaceX hat auf eine Anfrage nach einem Kommentar nicht geantwortet.

Dr. Lewis sagte, dass er vermutete, dass ein Teil der Modellierung jedoch auf veralteten Daten beruht und dass mehr getan werden muss, um Satelliten und Trümmer aktiv aus der Umlaufbahn zu entfernen, als sich auf den passiven atmosphärischen Effekt zu verlassen. “Die Betreiber müssen diesen Aspekt der Mission zu einer Priorität machen”, sagte er.

Selbst eine moderate Verlängerung der Lebensdauer großer Konstellationen könnte erhebliche Probleme aufwerfen. “Wenn das Raumschiff von SpaceX in 10 oder 15 Jahren passiv wieder eintritt, würden Sie behaupten, dass das gut genug ist?” Sagte Dr. Lewis. “Angesichts der Tatsache, dass es sich um eine große Konstellation handelt, würden viele Leute wahrscheinlich nicht sagen.”

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