Raumfahrt

Himmelsreinigung – Die kosmische Müllabfuhr

04.02.2015

Im Jahr 2008 verlor eine amerikanische Astronautin ihre Werkzeugtasche bei Arbeiten im All. Die Tasche kreiste um die Erde und faszinierte Medien und viele Hobbyastronomen. Doch kritisch betrachtet stellt dieses damalige Phänomen einfachen Weltraumschrott dar. Für Astronauten als auch für unsere Wetter- und GPS-Satelliten kann dies sehr gefährlich sein. Eine kosmische Müllabfuhr soll nun Abhilfe schaffen und den Müll beseitigen. Kann das funktionieren ?

2018 soll der Reinigungssatellit „CleanSpaceOne" ins All starten (Foto: EPFL).

Als die NASA-Astronautin Heidemarie Stefanyshyn-Piper ihre Werkzeugtasche während ihrer Arbeit an der internationalen Raumstation (ISS) verlor, wurde Europa nachtaktiv. Mehrere Wochen lang war die Tasche am Abendhimmel zu beobachten und die genauen Überflugzeiten wurden auf einer eigens dafür eingerichteten Homepage dokumentiert. Mittlerweile ist die Tasche in der Erdatmosphäre verglüht. Bis heute ist sie berühmt.

Die Problematik hinter dem Phänomen

Eine einzelne Werkzeugtasche ist nichts im Vergleich zu den über dreihundert Tonnen Schrott, die bis heute von den Menschen im Weltall hinterlassen wurden und nun um die Erde kreisen.

Der erste Satellit "Sputnik” wurde vor 58 Jahren ins Weltall geschossen. Heute gibt es über tausend aktive Satelliten, die der Forschung, Überwachung und der Kommunikation hier auf der Erde dienen.

Der meiste Schrott im Weltall besteht aus ausgedienten Satelliten, die über Jahre nutzlos im All zurückbleiben.

"Dieser Weltraumschrott bleibt vierzig bis hundert Jahre im All, bis er von Natur aus verglüht”, so Volker Gass, Direktor des Swiss Space Centers. Bei der Menge, die sich bereits im All befindet und die sich rasant vervielfacht, kommt die "natürliche Müllabfuhr” jedoch nicht mehr hinterher.

Es ist ein Teufelskreis

Vor allem inaktive Satelliten stellen eine große Gefahr für die noch funktionsfähigen dar. Wenn ein Schrottteil auf eine Raumstation oder einen anderen Satelliten trifft, können je nach Größe und Gewicht gravierende technische und finanzielle Schäden entstehen.

Ein solches Szenario ereignete sich beispielsweise am 10. Februar 2009.

Ein Kommunikationssatellit der USA und ein ausgedienter russischer Satellit kollidierten. Es gab eine Explosion, bei der rund 55 Millionen Dollar verpufften und über 2.000 neue Schrottteile entstanden, die nun in ihrer Umlaufbahn um die Erde kreisen.

In nur neunzig Minuten umrunden diese Teile die Erde. Astronauten können so in einen regelrechten Schrottregen kommen. Bereits Müll von der Größe einer Glasmurmel kann aufgrund der Umlaufgeschwindigkeit von bis zu 50.000 km/h einen anderen Satelliten zerstören. Das ist circa achtmal so schnell wie eine Gewehrkugel. Zerstört ein Schrottteil einen unserer Wetter-, GPS- oder Rundfunksatelliten, hat dies enorme Auswirkungen auf unser tägliches Leben.

Studenten arbeiten an Demo mit "CleanSpaceOne”

Die Forscher des Swiss Space Center waren sich der Problematik bereits bewusst, als sie 2009 den ersten Schweizer Satelliten "SwissCube” ins All schossen. Um diesen wieder zurückzuholen, entwickeln sie momentan zusammen mit den Studenten der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne den Reinigungssatelliten "CleanSpaceOne”. Mit dessen Hilfe soll der zehn mal zehn Zentimeter große "SwissCube” voraussichtlich 2018 aus dem All in die Erdatmosphäre zurückgeholt werden, wo beide Satelliten dann verglühen.

Europaweites Netzwerk

Die Schweizer arbeiten bei ihrer Aufräummission im All mit mehreren Institutionen zusammen. Auch im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und in der European Space Agency (ESA) wird parallel an Prototypen für eine kosmische Müllabfuhr geforscht. Das DLR beispielsweise entwickelt einen eigenen Reinigungssatelliten namens "Deos”. Die zeitgleichen Projekte würden aber keinen Konkurrenzdruck bedeuten, beteuert Volker Gass. "Es gibt noch keinen Markt auf dem mit den Reinigungssatelliten Gewinn gemacht werden könnte, daher tauschen wir uns gegenseitig aus und zeigen uns unseren Fortschritt, um voneinander zu profitieren und eine gemeinsame Lösung zu finden”, sagt er. Das Schweizer Hochschulprojekt kostet bis jetzt etwa 8 Millionen Euro. Es wird unterstützt und gefördert von der Industriefirma Swiss Space Systems (S3).

Ist "Clean Space One” zukunftsfähig?

Die Entwicklung einer kosmischen Müllabführ, wie dem "CleanSpaceOne”, bringt einige Schwierigkeiten mit sich. Volker Gass vergleicht die Umlaufbahn der Satelliten mit einem Fluss. Satelliten haben darin keinen eigenen Antrieb und "schwimmen” mit dem Strom mit. Den Forschern muss es nun gelingen den Weltraumschrott mit dem Reinigungssatelliten einzuholen und das Zielobjekt mit robotisierten Greifarmen einzufangen. Zu vergleichen ist dieser Vorgang mit einem Motorboot, das auf einem Fluss versucht, etwas einzusammeln.

Die fehlende Schwerkraft, aber auch das Einfangen an sich stellt im All eine große Herausforderung dar. "Sobald man ein Objekt berührt, schwebt es davon”, erklärt Volker Gass.

Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, dass der Reinigungssatellit nicht nur den Schrott zum Verglühen bringt, sondern auch selbst bei seinem Einsatz verglüht. Das bedeutet, für jeden Einsatz müsste ein neuer Reinigungssatellit gebaut werden. Lohnt es sich daher auch finanziell den Satelliten regelmäßig einzusetzen? Volker Gass verneint: "Das, was wir mit den Studenten bis 2018 entwickeln, ist eine Demo, denn so etwas wurde bisher noch nicht umgesetzt. Momentan ist das Projekt noch ein Tropfen auf den heißen Stein. Das Endsystem wird daher ganz anders aussehen.”

Die ESA arbeitet parallel noch an einem anderen Projekt. Dabei planen die Forscher, große Satelliten zukünftig mit ihrem Resttreibstoff kontrolliert auf eine sogenannte Friedhofsbahn zu führen oder zurück in die Erdatmosphäre zu lenken, in der sie verglühen und sich somit selbst zerstören. Die Idee vom Reinigungssatelliten stellt offenbar noch keine endgültige Lösung dar.

Abgespaced

Wir erklären die Funktionsweise des Reinigungssatelliten „CleanSpaceOne".

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