Zunahme des Weltraum-Mülls seit 1957
20. April 2005 Es war im März 2004, als in Europas Satellitenkontrollzentrum Esoc in Darmstadt Alarm gegeben wurde: Die Computerrechnungen hatten ergeben, daß der europäische Radarsatellit ERS-2 in Kürze eine "unheimliche Begegnung" haben würde. Eine ausgebrannte russische Raketenstufe sollte in nur 160 Meter Entfernung an ihm vorbeiziehen, was innerhalb des Risikobereichs einer Kollision war. Kurzerhand wurde die Bahn des Satelliten so verändert, daß die Distanz bei der Begegnung mehr als 300 Meter betrug, womit alle Befürchtungen zerstreut waren. Diesen Fall schilderte Heiner Klinkrad auf der 4. Europäischen Konferenz über Weltraumschrott, die derzeit beim Esoc stattfindet. Ein ähnliches Ereignis hat es ein halbes Jahr später gegeben. Diesmal mußte die Bahn des europäischen Umweltsatelliten Envisat so verändert werden, daß ein russisches Raketenfragment in ebenfalls gut 300 - statt in 80 Meter - Entfernung vorbeizog, wie der beim Esoc beschäftigte Wissenschaftler berichtete.
Im Laufe der Zeit ist der Weltraumschrott, bei dem es sich um ausgediente Satelliten und Raketen, von Astronauten entsorgte Handschuhe und Bolzen oder um Explosionstrümmer handelt, zu einer immer größeren Gefährdung der intakten Satelliten geworden. Es grenzt schon fast an ein Wunder, daß bislang erst einmal ein noch in Betrieb befindlicher Satellit durch eine Kollision mit einem Schrotteilchen zerstört wurde: Im Juli 1996 ist ein Fragment einer Ariane1-Rakete, die zehn Jahre vorher in den Weltraum geflogen war, auf den französischen Satelliten Cerise geprallt.
Alle zehn Jahre: Verlust eines Satelliten
Alle zehn Jahre, so Klinkrad, ist bei der jetzigen Menge an Weltraumschrott mit dem Verlust eines Satelliten zu rechnen. Nach - allerdings nur vorläufigen - russischen Rechnungen dürfte es seit dem Start des ersten Satelliten im Jahr 1957 ungefähr zehn bis zwanzig Kollisionen (auch unter Schrotteilchen) gegeben haben. Das erscheint wenig, wenn man bedenkt, daß zur Zeit etwa 14000 Teilchen mit mindestens fünf bis zehn Zentimeter Durchmesser überwacht werden. Die Zahl der beobachtbaren Stücke hat sich seit 1990 verdoppelt, wie Nicholas Johnson vom Johnson Space Center der Nasa in Darmstadt sagte. Hinzu kommen wohl mindestens 50000 Teilchen mit mehr als einem Zentimeter Durchmesser, die von der Erde aus nicht zu erkennen sind, aber ebenfalls zu fatalen Kollisionen führen können. Vor den kleineren Schrottpartikeln kann man sich gegebenenfalls mit geeigneten Maßnahmen schützen.
Zu Beginn der Raumfahrt konnten Satelliten ganz ohne Risiko die Erde umkreisen, weil der Raum über unserem Heimatplaneten geradezu unbegrenzt schien. Entsprechend sorglos ging man mit der Technik um. Unter anderem wurden die Oberstufen der Raketen, mit denen die Satelliten in den Weltraum gebracht worden waren, dort sich selbst überlassen. Durch Treibstoffreste in den Tanks und auf andere Weise kam es zu Explosionen, bei denen kleine Trümmerstücke entstanden sind. Und jedesmal, wenn kleine Brocken kollidieren, erhöht sich die Zahl der Schrotteilchen erheblich. Damals wurde eine Lawine in Gang gesetzt.
Raketenstufe zersplittert in 488 Teile
Bei der europäischen Raumfahrtbehörde Esa hat man den Ernst der Lage erkannt, als im Jahr 1986 eine Oberstufe einer Ariane-1-Rakete explodierte und 488 beobachtbare Fragmente hinterließ. Mittlerweile wurden von allen Raumfahrtnationen Maßnahmen gegen derartige Vorfälle ergriffen. Bei den Europäern ist es seit vielen Jahren gang und gäbe, den unverbrauchten Treibstoff aus den Tanks der Raketenoberstufen abzulassen. Auf dieselbe Weise verhindern die Japaner Explosionen der Oberstufen ihrer H-1-Raketen. In der Oberstufe der russischen Proton-Rakete, so berichtete V. Davidov von der russischen Raumfahrtbehörde in Darmstadt, werde nach Brennschluß der Druck in den Tanks verringert. Weil diese Raketenstufen wegen ihrer geringen Flughöhe schon nach höchstens zwanzig Tagen abstürzten, bestünde dann keine Explosionsgefahr mehr. Die amerikanischen Delta-Raketen läßt man, wenn sie im Weltraum die mit ihnen transportierten Satelliten ausgesetzt haben, mit eingeschaltetem Triebwerk weiterfliegen, bis aller Treibstoff verbraucht ist.
Im Jahr 2002 hat das "Inter-Agency Space Debris Coordination Committee", in dem die Esa und zehn nationale Raumfahrtbehörden vereint sind, Richtlinien für die "Entschärfung" der Schrott-Situation erlassen. Unter anderem sollen Satelliten in der stark genutzten geostationären Bahn 36000 Kilometer über der Erde, die nicht mehr in Betrieb sind, 300 Kilometer höher geschossen werden. In einigen Raumfahrtnationen war diese Prozedur vorher schon üblich. Bei Satelliten in niedrigen Flugbahnen soll dagegen dafür gesorgt werden, daß sie nach spätestens 25 Jahren verglühen oder abstürzen.
Kollisionsgefahr wird täglich berechnet
Mit den Maßnahmen kann man die Schwierigkeiten verringern, aber nicht beseitigen. Beim Esoc rechnet man deshalb seit einiger Zeit täglich für ERS-2 und Envisat durch, ob eine Kollisionsgefahr droht, und gibt gegebenenfalls eine Kollisionswarnung heraus, auf die mit einer Änderung der Flugbahn reagiert wird. Dasselbe geschieht in den Vereinigten Staaten mit der Internationalen Raumstation, die jetzt schon ein Ausweichmanöver pro Jahr ausführt. Für die Raumfähren kommt ein Ausweichmanöver auf zehn Missionen. In Amerika wird außerdem vor jedem Start eines Satelliten für die kommenden Tage das Sicherheitsrisiko durch Weltraumschrott berechnet und gegebenenfalls beachtet, wie Johnson auf der Tagung berichtete.
Für solche Vorkehrungen ist es wichtig, die Flugbahnen der Schrotteilchen zu kennen. Bei der Überwachung sind die Vereinigten Staaten führend. Aber auch die Esa betreibt schon ein "Space Debris Telescope" auf Teneriffa. Angestrebt ist ein System mit vier Teleskopen, von denen die andern in Perth (Australien), auf den Marquesas in der Südsee und auf Zypern stehen sollen. Einzelne Überwachungskampagnen werden in Deutschland mit einem Radioteleskop in Wachtberg bei Bonn und dem 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg ausgeführt. In Frankreich soll Ende des Jahres ein Radarsystem namens "Graves" betriebsfertig an die Luftwaffe übergeben werden, wie Thierry Michal vom französischenWeltraumforschungszentrum Onera berichtete. Auch in der Sowjetunion wird der Weltraumschrott beobachtet. In Japan wurde im vergangenen Jahr im Kamisaibara-Zentrum für die Weltraumüberwachung ein experimentelles Radarsystem in Betrieb genommen. Das hat Chikako Hirose von der japanischen Raumfahrtbeörde Jaxa in Darmstadt gesagt.
Millimetergroße Teilchen identifizierbar
Experimentell lassen sich derzeit von Wachtberg aus noch zwei Zentimeter große Teilchen in niedriger Erdumlaufbahn und von Effelsberg noch neun Millimeter große Teilchen erkennen. Das Goldstone-Radar in Goldstone (Kalifornien) bringt es sogar auf zwei Millimeter kleine Teilchen. Gegen Kollisionen mit solchen Partikeln sind die Internationale Raumstation und einige große Satelliten und Raumsonden allerdings jetzt schon weitgehend durch mehrlagige Außenwände aus verschiedenen Materialien gewappnet. Größer bleibt die Gefährdung für kleinere Satelliten - und die Gefährdung durch alten Schrott. Die bislang letzte Kollision fand am 17. Januar dieses Jahres statt, als eine 31 Jahre alte amerikanische Raketenstufe mit einem Fragment einer chinesischen Raketenstufe zusammenstieß, die im März 2000 explodiert war.
Text: F.A.Z., 20.04.2005, Nr. 91 / Seite N1
Bildmaterial: Esa
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