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Donnerstag, 18. Mai 2017, Ausgabe Nr. 20

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Raumfahrt

Außer Kontrolle

Von Hans-Arthur Marsiske | 15. Dezember 2016 | Ausgabe 50

Der funktionslose europäische    Satellit Envisat ist das größte Müllobjekt im Erdorbit.

BU Envisat
Foto: ESA

Außer Kontrolle: Der Kontakt zum Erdbeobachtungssatelliten Envisat ist vor Jahren abgerissen. Die Gefahr einer Kollision mit anderen Satelliten, mit Trägerraketen oder abgesprengten Oberstufen gilt als hoch.

Die europäische Weltraumorganisation ESA hat sich zuletzt nicht immer mit Bescheidenheit hervorgetan. Gerne feiert sie ihre Weltraummissionen als große Erfolge. Es gibt jedoch einen Superlativ, über den sie lieber schweigt: Europa ist verantwortlich für das derzeit wohl gefährlichste Objekt im erdnahen Orbit, den außer Kontrolle geratenen Satelliten Envisat. Seit am 8. April 2012 der Kontakt zum einst gefeierten „Umweltsatelliten“ abriss, wurde aus dem einstigen Flaggschiff der europäischen Erdbeobachtungsflotte schlagartig selbst ein Umweltproblem.

Kommentar

Derzeit umkreist die Envisat-Ruine die Erde in 766 km Höhe und bewegt sich damit ausgerechnet in der Region, in der sich der Müll in Gestalt von Raketenoberstufen, ausgedienten Satelliten und Trümmerteilen ohnehin schon am stärksten konzentriert. Früher oder später wird der 25 m lange Koloss, der größte jemals geflogene Erdbeobachtungssatellit, mit einem anderen Schrottteil zusammenstoßen und eine weitere Wolke von Trümmern in dieser Region verteilen.

So wie am 10. Februar 2009, als die Kommunikationssatelliten Iridium-33 und Cosmos-2251 in der Erdumlaufbahn zusammenprallten und fast 2000 Trümmerteile erzeugten, die größer als 10 cm sind. Bei der Zerstörung des chinesischen Wettersatelliten Fengyun-1C zwei Jahre zuvor entstanden sogar mehr als 3000 solcher Bruchstücke. Die chinesische Staatsführung hatte demonstrieren wollen, wie gut sie mit ihren Mittelstreckenraketen zielen kann. Beide Kollisionen zusammen machen bis heute 36 % des katalogisierten Weltraummülls aus.

Raumfahrtingenieure sprechen vom „Kessler-Syndrom“, benannt nach dem Nasa-Wissenschaftler Donald J. Kessler. Der hatte 1978 als erster formuliert, dass die Zahl der Teile im erdnahen Weltraum durch solche Kollisionen unweigerlich zunehmen muss, selbst wenn keine neuen Satelliten mehr in den Orbit befördert würden.

Doch diese Überlegungen spielten keine Rolle, als zehn Jahre später das Design für Envisat entwickelt wurde. Niemand kümmerte sich darum, was mit dem Satelliten am Ende seiner Lebensdauer geschehen sollte: Selbst wenn der Kontakt zu ihm nicht abgerissen wäre, hätte der Treibstoff an Bord nicht gereicht, um ihn am Ende seiner Betriebszeit in einen Orbit zu bringen, der das Verglühen in der Erdatmosphäre innerhalb von 25 Jahren sichergestellt hätte – wie es die 2007 von der UNO formulierten und 2008 von Europa angenommenen Richtlinien mittlerweile fordern.

Nun muss Envisat also auf andere Weise heruntergeholt werden, ansonsten wird er mindestens 150 Jahre in seinem jetzigen Orbit bleiben – wenn er nicht vorher durch eine Kollision zertrümmert wird. Die Wahrscheinlichkeit dafür, wurde nach einem Bericht der Branchenzeitung „Space News“ bereits 2010 von Experten mit 15 % bis 30 % beziffert – allerdings unter der völlig unrealistischen Annahme, dass die Mülldichte so lange ansonsten konstant bleibt. Das tatsächliche Risiko dürfte deutlich höher liegen.

Dennoch scheint es die ESA mit der Müllentsorgung nicht allzu eilig zu haben: Als vor einem Jahr zunächst einmal das originalgetreue Envisat- Modell vor dem Raumfahrtforschungszentrum Estec in Noordwijk entfernt wurde, war noch von 2021 als Startdatum für die Mission e.Deorbit zur Entfernung des realen Satelliten die Rede. Wenige Monate später war daraus auf einmal 2023 geworden. Mittlerweile spricht Luisa Innocenti, Leiterin des Clean Space Office bei der Pariser ESA-Zentrale, sogar von 2024. Technische und finanzielle Gründe seien für die Terminverschiebungen verantwortlich, sagt sie.

Tatsächlich ist die kontrollierte Entfernung eines funktionslosen Satelliten aus dem Orbit technologisches Neuland. Während kleinere Trümmerteile durch gezielten Laserbeschuss von der Erde aus zum Absturz gebracht werden könnten, kommt der Einsatz dieser Technologie bei Envisat für die ESA nicht infrage. „Laser können nicht genutzt werden, um große Objekte zu entfernen“, erklärt Innocenti. „Große Objekte erfordern einen kontrollierten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, um das Risiko für Schäden am Boden auf 1:10 000 begrenzen zu können.“ Daher sei das physische Einfangen von Envisat erforderlich – wobei der Einsatz eines Roboterarms favorisiert wird. „Wir werden daneben weiterhin Netze untersuchen“, so Innocenti, „da sie für die Entfernung mehrerer Müllobjekte genutzt werden können und eine Ausweichlösung darstellen.“

Um mithilfe eines Roboterarms einen funktionslosen und taumelnden Satelliten greifen zu können, müssen jedoch zunächst die Bewegungen des Fängersatelliten auf ihn abgestimmt werden. Zudem muss klar sein, wo der Griff angesetzt werden kann, um eine ausreichend stabile Verbindung herzustellen. Es sind also genaue Kenntnisse des Objekts erforderlich, das eingefangen werden soll – zumindest daran dürfte es bei Envisat nicht mangeln. Wenn die schwierige Verbindung mittels Roboterarm einmal zustande gekommen ist, hat sie allerdings den großen Vorteil, dass sich das Gesamtsystem durch die starre Kopplung besser kontrollieren lässt als beim Einsatz eines Netzes. Bei dem 8 t schweren Satelliten ist das ein wichtiges Kriterium.

Bevor die endgültige Entscheidung über Arm oder Netz fallen kann, muss aber noch weitere Forschung geleistet werden, für die Innocenti 40 Mio. € für die nächsten drei Jahre veranschlagt hat. Sie ist recht optimistisch, die Mittel auch zu bekommen: Die Mission e.Deorbit ist Teil des General Support Technology Programme (GSTP) der ESA, das beim letzten Ministerratstreffen der Mitgliedsstaaten Anfang Dezember überzeichnet worden ist. Das bedeutet: Geld gibt es genug. Die detaillierte Vergabe der Mittel wird laut Innocenti ab dem kommenden Januar geregelt. Nachhaltigkeit im Weltraum sei von großer Bedeutung. Daher sei sie hoffnungsvoll, „dass e.Deorbit als derzeit einzige vorgeschlagene Mission weltweit zur Entfernung eines großen Objekts die nötige Unterstützung finden wird“. 

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