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Beinahe-Kollision im Erdorbit: Satelliten verfehlen aneinander knapp

Die Anzahl der Satelliten im Erdorbit nimmt derzeit rasant zu. Waren es vor einigen Jahren noch 1000, werden es schon in wenigen Jahren mehrere zehntausend sein, darunter einige tausende Starlink-Satelliten von SpaceX, mit denen auf der ganzen Erde lückenloses Internet ermöglicht werden soll. Die Satelliten ermöglichen die Beobachtung der Auswirkungen der Klimakrise, Urbanisierung und Umweltverschmutzung, Highspeed-Internet oder dienen militärischen Zwecken – ohne Satelliten wäre die moderne Zivilisation undenkbar. Zudem sind sie finanziell die lukrativste Sparte der Raumfahrt, schon heute ist es ein Milliardengeschäft. Man könnte meinen, es würde langsam eng dort oben und eigentlich müsste es jeden Tag krachen.

Solche Bilder erwecken den Eindruck, der Erdorbit platze aus allen Nähten, doch die Relationen sind verzehrt, meistens liegen mehrere tausend Kilometer zwischen zwei wenige Meter großen Satelliten.

Doch dort ist so viel Platz, dass jeder Satellit normalerweise viele tausend Kilometer Abstand zum nächsten hat. Hin und wieder kommen sich einige Satelliten dennoch gefährlich nahe – die ständig bemannte Internationale Raumstation etwa musste bereits mehrfach Ausweichmanöver fliegen. Das erste Mal, dass zwei Satelliten tatsächlich kollidierten waren am 10. Februar 2009 der amerikanische Satellit Iridium 33 und der russische Satellit Kosmos 2251. Obwohl ein Vorbeiflug in 600 Metern Abstand geplant war (was immer noch sehr wenig ist), kollidierten die Satelliten und erzeugten eine Trümmerwolke, die noch heute die Erde umkreist und Raumfahrzeuge gefährdet.

Vor kurzem wurde wieder eine mögliche Kollision vorhergesagt, das Weltraumteleskop IRAS und der GGSE-4 sollten in einem Mindestabstand von nur 13 Metern aneinander vorbeifliegen.

Kollision der Satelliten galt als möglich

Die Wahrscheinlichkeit für eine Kollision wurde auf 1:100, später sogar auf 1:20 geschätzt, was außergewöhnlich hoch war. Die ISS etwa fliegt bereits Ausweichmanöver ab einer Wahrscheinlichkeit von 1:100.000, da diese auch bemannt ist und eine Kollision tödliche Folgen haben könnte. Da in diesem Fall jedoch beide Satelliten inaktiv waren, war ein Ausweichmanöver nicht möglich. Man konnte also nichts anderes tun, als zum Himmel zu schauen und zu hoffen. IRAS war das erste Infrarot-Teleskop aller Zeiten und wiegt etwa eine Tonne, GGSE-4 ist ein Testsatellit der Airforce und wiegt 85 Kilogramm, sie flogen mit einer relativen Geschwindigkeit von 14,7 Kilometern pro Sekunde auf einander zu. Eine solche Kollision hätte einen Lichtblitz erzeugt, den Astronomen auch auf der Erde hätten beobachten können. GGSE-4 wäre vermutlich vollständig zerstört wurden, IRAS lediglich beschädigt. In jedem Fall entstünde eine den Globus umspannende Trümmerwolke aus tausenden Objekten, die sich Jahrzehnte halten würde und die Erde auf etwa 900 Kilometern Höhe umrundet, also zwar über der Raumstation, doch innerhalb des dicht besetzten niedrigen Erdorbits. Es erinnert an die Gedanken des US-amerikanischen Astronomen Donald Kessler der 1978 vor einem Kaskadeneffekt warnte, durch den sich die Menge des Weltraumschrotts durch Kollisionen innerhalb weniger Jahre exponentiell vervielfachen und somit Raumfahrt für künftige Generationen extrem schwierig machen würde. Durch Kollisionen entstehen immer mehr Trümmer, die dann neue Kollisionen verursachen – eine nicht aufzuhaltender Kettenreaktion.

Wenn in wenigen Jahren wieder Menschen zum Mond aufbrechen, müssen diese den erdnahen Weltraum durchqueren, geplante Megakonstellationen wie Starlink wären ebenfalls gefährdet und ein Weltraumaufzug ist bereits heute durch die Zerstörungsgefahr durch Trümmer nicht zu realisieren. Wenn wir so weiter machen, hinterlassen wir unseren Nachkommen nicht nur eine unbewohnbare Erde, sondern auch einen nicht benutzbaren Erdorbit.

Vermutlich durch Weltraumschrott verursachtes Einschlagloch in der Internationalen Raumstation

Maßnahmen gegen Weltraumschrott

Leider sind die rechtlichen Vorgaben im All recht schwammig, im Grunde genommen gibt es keine Haftung für die Verunreinigung des Erdorbits, lediglich bei einem Satellitenabsturz haftet das Land, welches den Satelliten betreibt. Dennoch erkennen die Raumfahrtbehörden die Gefahr und reagieren. So weicht die NASA langsam von der gängigen Praxis ab, ausgediente Satelliten und Raketenstufen einfach im Erdorbit zu belassen und bringt sie entweder zum kontrollieren Absturz oder befördert sie auf einen Friedhofsorbit weit weg von allen anderen Raumfahrzeugen. Dann bleibt natürlich noch der bereits vorhandene Müll. 2025 wird die erste „Müllabfuhr“ im All starten, die ESA-Sonde ClearSpace-1. Sie wird eine 100 Kilogramm schwere Trägerraketenstufe mit vier Roboterarmen greifen und aus dem Orbit ziehen. Es sollen weitere Sonden folgen, die mehrere Objekte greifen sollen. So soll der Erdorbit in Zukunft perspektivisch sauber gehalten werden und erst dann wird man über Weltraumhotels oder gar einen Weltraumfahrstuhl ernsthaft nachdenken können.

Letztlich flogen IRAS und GGSE-4 in 47 Metern Abstand aneinander vorbei. Die Situation ging also noch recht glimpflich aus, doch die nächste Begegnung ist nur eine Frage der Zeit.

CHEOPS: Start des weltweit ersten Weltraumteleskops zur Exoplanetenkunde verschoben

Die Entdeckung des ersten Exoplaneten ist nun schon fast 30 Jahre her, in diesem Jahr wurde dafür sogar der Nobelpreis für Physik verliehen. Doch bis heute sind diese Planeten meist nicht viel mehr als Kurven aus Diagrammen in den Büros von Wissenschaftler. In einigen Fällen lassen sich die Oberflächenbedingungen grob simulieren, doch das Erfassen von Details oder sogar direkte Beobachtungen sind bis heute nicht möglich. Dies soll die CHEOPS-Mission der ESA ändern. Das Weltraumteleskop soll erstmals Details von bereits bekannten Exoplaneten erfassen. Doch der Start im Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guyana schlug gestern fehl und soll am heutigen Tag um 09:45 MESZ wiederholt werden.

Detaillierte Untersuchung von Exoplaneten

CHEOPS steht für „Characterising Exoplanet Satellite“, die primäre Aufgabe des Weltraumteleskops ist es also nicht, neue Planeten zu entdecken, sondern bereits bekannte einmal genauer unter die Lupe zu nehmen, gerade erdähnliche Planeten um nahe Sterne, also etwa Himmelskörper zwischen der Größe von Erde und Neptun. Dies sind sogenannte Supererden, also Gesteinsplaneten, von denen einige auch lebensfreundliche Bedingungen aufweisen können, allerdings auch Wüsten- oder Wasserplaneten sein können. Etwa 500 Sterne sollen beobachtet werden, um all diese Sterne wurden bereits Planeten entdeckt.

Die Planeten sollen bei Transits um ihren Stern beobachtet werden, so kann zunächst die Größe und somit geklärt werden, ob es sich um Gesteins- oder Gasplaneten hält. Gasplaneten sind für Lebenssuche recht uninteressant, handelt es sich jedoch um Gesteinsplaneten, kann aus Masse und Durchmesser die Dichte berechnet werden, was Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung zulässt. Im nächsten Schritt sollen eventuelle Atmosphären und deren Zusammensetzung untersucht werden. Sollte man Elemente wie Sauerstoff oder Methan finden, wäre das ein starker Hinweis auf einen bewohnbaren oder sogar bewohnten Planeten.

CHEOPS soll unter anderem herausfinden, ob es sich bei Planeten um Gasriesen oder Gesteinsplaneten handelt.

Aufbau der Sonde

CHEOPS soll die Erde in 700 Kilometern Höhe umkreisen, also noch im niedrigen Erdorbit leicht über der ISS und Hubble, aber deutlich unter den Bahnen der TV-Satelliten. Es ist 2,6 Meter hoch und wiegt 290 Kilogramm. Das Teleskop selbst hat eine Öffnung von 32 Zentimetern und eine Länge von 1,2 Metern. Die Mission wird von der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA in Kooperation mit der Schweiz und andere internationalen Partnern betrieben. Durch Solarpaneele zur Energieversorgung und einen Hitzeschild, ähnlich wie ihn Parker Solar Probe hat, nur deutlich kleiner, wird die empfindliche Technik vor der Sonnenstrahlung geschützt. So soll eine Lebensdauer von 3,5 Jahren erreicht werden, evtl. sogar mehr, sodass die Mission auch spontan verlängert werden kann.

Start kurzfristig abgebrochen

Der Start von CHEOPS markiert die Entstehung eines neuen Astronomischen Forschungsgebiets, der Exoplanetenkunde, in der Exoplaneten studiert und nicht nur entdeckt werden. Jedenfalls wird er den markieren, denn obwohl der Start für gestern Morgen geplant war, ist CHEOPS noch am Boden, heute 09:54 Uhr MESZ soll ein erneuter Startversuch erfolgen. Derzeit ist noch nicht sicher, wieso der Start 90 Minuten vor Ablauf des Countdowns automatisiert abgebrochen wurde. Da die Sojus-Fregat-Rakete von der Russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos produziert wurde, leitet diese derzeit die Untersuchungen.

Nur der Anfang

Läuft alles nach Plan, ist CHEOPS nur der Anfang dieses neuen Forschungszweigs, so ist es auch die erste von sogenannten S-Class-Missionen der ESA, die kostengünstig sind und in recht kurzer Zeit hintereinander gestartet werden sollen. Und auch zur Erforschung von Exoplaneten gibt es noch viele Möglichkeiten. So ist es etwa denkbar, ein Teleskop am Gravitationslinsenpunkt unserer Sonne, weit außerhalb des Kuipergürtels, zu platzieren. Dieses Teleskop könnte quasi die Sonne als Spiegel nutzen und so eine Auflösung erzielen, die mehrere Pixel große Bilder von Exoplaneten ermöglichen würden. Noch ist dies eine Vision, doch mit dem Start von CHEOPS werden wir dieser Version womöglich einen Schritt näher kommen.