3

Erderwärmung Weltraumschrott im Klimawandel

Klimawandel und Weltraumschrott - es klingt abenteuerlich, dass diese zwei Phänomene etwas miteinander zu tun haben könnten. Doch Forscher der ESA sagen nun: Der erhöhte CO2-Gehalt der oberen Atmosphäre könnte dazu führen, dass Weltraumschrott länger braucht, bis er verglüht.

Stand: 01.07.2021

Kohlendioxid (CO2) findet sich in der gesamten Atmosphäre - doch je nachdem, in welcher Höhe es sich befindet, hat es unterschiedliche Wirkungen auf die Erderwärmung. Und das betrifft kurioserweise auch den Weltraumschrott aus ausgemusterten Satelliten oder anderen Teilen, die durch die Raumfahrt in die Umlaufbahn der Erde gelangt sind.

Kohlendioxid kann wärmen und kühlen

Die unterste Schicht unserer Atmosphäre heißt Troposphäre. Sie reicht bis in Höhen von rund 15 Kilometern hinauf. Dort passiert das, was unter "Treibhauseffekt" bekannt ist. Treibhausgase wie CO2 nehmen die Infrarot-Wärmestrahlung der Erdoberfläche auf und erwärmen so die Luft. Je mehr Treibhausgase in dieser Luftschicht sind, desto besser funktioniert das, die Wärme wird in der Troposphäre quasi festgehalten. Zwar kann CO2 auch Wärmestrahlung abgeben, doch der Effekt der warmen Erdoberfläche überwiegt.

Das verändert sich weiter oben, in der Stratosphäre und darüber. Dort kann die Wärmestrahlung von der Erdoberfläche nicht mehr gut wirken, weil sie zu weit entfernt ist. Durch den Klimawandel gibt es aber auch hier oben mehr CO2 als früher und das kann seine wärmeabstrahlende Wirkung stark entfalten. Das Ergebnis: In den oberen Luftschichten kühlt sich durch den Klimawandel die Luft stärker ab, die Wärme geht ins Weltall verloren.

Physikalisch bedeutet das: Die Luftschichten über der Troposphäre werden dünner - und das wiederum wirkt sich aus auf den Weltraumschrott, sagen Forscherinnen und Forscher der ESA, der Europäischen Weltraumbehörde. Sie haben mehrere Szenarien durchgerechnet, die Studie ist noch nicht von Fachkollegen beurteilt (Stand 1.7.2021).

Weltraumschrott soll in der Atmosphäre verglühen

Eigentlich dreht Weltraumschrott seine Runden um die Erde und sinkt mit jedem Umlauf durch die Luftreibung ein bisschen tiefer, bis er dann in der Troposphäre verglüht als menschengemachter Meteor. Das ist wichtig, denn Weltraumschrott, der unkontrolliert herumfliegt, kann Satelliten beschädigen oder Raumfahrtmissionen gefährden. Sogar die Internationale Raumstation ISS hält dauerhaft Ausschau nach großen Bruchstücken, die ihr auf ihrer Umlaufbahn von rund 400 Kilometern über der Erdoberfläche gefährlich werden könnten.

Wenn nun dort oben die Luft dünner wird, dann wird der Weltraumschrott weniger stark abgebremst, es dauert damit länger, bis er hinabsinkt und verglüht. Und das ist ein reales Problem, sagen die Forscherinnen und Forscher: Durch den Klimawandel sind die Luftschichten in 400 Kilometern Höhe seit dem Jahr 2000 um rund 21 Prozent dünner geworden, etwa ein Fünftel. Für das Worst-Case-Szenario sagen sie sogar einen 80-prozentigen Rückgang voraus, falls sich die CO2-Werte verdoppeln sollten.

50 Mal so viel Weltraumschrott möglich

Über 2.500 Objekte sind heute schon bekannt, die größer als rund 25 Zentimeter sind und in einer Höhe von rund 400 Kilometern um die Erde kreisen. Im Worst-Case-Szenario würden sie sich bis zu 40 Jahre dort oben halten. Bislang geht man von rund zehn Jahren aus. Aus den 2.500 Objekten würden dann 125.000 werden. Doch selbst in einem Best-Case-Szenario, wenn sich die CO2-Werte stabilisieren, würde sich der Weltraumschrott verdoppeln.

Noch sind diese Berechnungen nicht bestätigt und auch die Szenarien sind eher theoretisch ausgerechnet. Doch sollten sich diese Annahmen bestätigen, könnte das auch Auswirkungen auf Satellitenkonstellationen wie die von SpaceX haben. 60.000 von ihnen sollen in den nächsten Jahren in Umlaufbahnen geschickt werden - wenn man nun davon ausgehen muss, dass sie sich viel länger als bisher angenommen als Weltraumschrott halten könnten, kann das für die Raumfahrt ein echtes Problem werden, weil es beispielsweise schwieriger wird, eine ausreichend leere Flugbahn für ein Raumschiff zu finden.

Die Starlink-Satelliten in Bildern


3