Satelliten-Mega-Konstellationen schaffen Risiken im Low Earth Orbit, in der Atmosphäre und auf der Erde.Die rasche Entwicklung von Mega-Konstellationen im
Low Earth Orbit (LEO) birgt das Risiko für mehrerer Probleme für die bodengebundene Astronomie, den Erdorbit und die obere Erdatmosphäre.
Allein die Wiedereintritte der Satelliten aus der Starlink-Megakonstellation könnten mehr
Aluminium in die obere Erdatmosphäre einbringen, als dies durch Meteoroiden geschieht. Sie könnten somit zur dominierenden Quelle von Höhenaluminium werden.
Die Satellitenkomponenten stellen während des Wiedereintritts ein Problem dar, da nichts von diesem Material tatsächlich verschwindet. Starlink-Satelliten haben eine Trockenmasse von ca. 260 kg, die 12.000 Satelliten werden insgesamt 3100 Tonnen wiegen. Bei einem 5-Jahres-Zyklus würden im Durchschnitt fast 2 Tonnen täglich wieder in die Erdatmosphäre eintreten. Die Satelliten sind zwar klein im Vergleich zu den 54 täglichen Tonnen Meteoridenmasse, bestehen aber zum größten Teil aus
Aluminium. Die meisten Meteoroiden enthalten dagegen weniger als 1 % Al-Masse.
Abhängig von der atmosphärischen Verweildauer des Materials von wieder eingeflogenen Satelliten wird also jede Megakonstellation Feinstaub produzieren, der die natürlichen Formen der atmosphärischen Aluminiumablagerung in großer Höhe bei weitem übertreffen könnte, insbesondere wenn die volle Anzahl der geplanten Satelliten gestartet wird. Die anthropogene Ablagerung von
Aluminium in der Atmosphäre wird seit langem im Zusammenhang mit
Geo-Engineering als eine Möglichkeit vorgeschlagen, um die Albedo der Erde zu verändern. Diese Vorschläge sind wissenschaftlich umstritten und kontrollierte Experimente stießen auf erheblichen Widerstand. Die Mega-Konstellationen werden diesen Prozess als unkontrolliertes Experiment beginnen.
Die Raketenstarts selbst beeinflussen die Atmosphäre. Während die kumulativen CO2-Emissionen im Vergleich zu anderen Quellen gering sind, ist CO2 nicht die relevante Messgröße. Schwarzer Kohlenstoff, der von kerosinbetriebenen Raketen wie der Falcon 9 von SpaceX erzeugt wird, und Aluminiumoxidpartikel, die von feststoffbetriebenen Raketen erzeugt werden, führen zu einem sofortigen
Strahlungsantrieb. Eine Modellierung des kumulativen Effekts der Emissionen von 1000 jährlichen Starts kohlenwasserstoffbetriebener Raketen ergab, dass der
schwarze Kohlenstoff nach einem Jahrzehnt zu einem
Strahlungsantrieb führen würde, der mit dem den Überschallflügen vergleichbar ist. Obwohl 1000 Starts pro Jahr das Zehnfache der derzeitigen Rate sind, wird der Bau und die Erneuerung mehrerer Megakonstellationen, wie von
OneWeb, Amazon, Telesat, GW (ein chinesisches Staatsunternehmen) und andere Unternehmen, einen dramatischen Anstieg der Starts erfordern. Die derzeitigen Starts verursachen wahrscheinlich bereits einen nicht zu vernachlässigenden
Strahlungsantrieb (radiative forcing (RF)),der in
W/m² gemessen wird.
Raketen, die mit flüssigem Wasserstoff betrieben werden, produzieren keinen schwarzen Kohlenstoff, erfordern aber größere Tanks und damit größere Raketen, wobei zur Erhöhung der Nutzlastkapazität oft feststoffbetriebene Booster eingesetzt werden. Das neue
Starship von SpaceX, mit dem das Unternehmen
400 Starlink-Satelliten auf einmal starten will, wird mit
Methan angetrieben, bei dessen Verbrennung Ruß entsteht, der wie schwarzer Kohlenstoff zum
Strahlungsantrieb beitragen kann. Alle flüssigen Brennstoffe werden mit möglichen Folgen für das Klima die
mesosphärische Wolkenbildung beeinflussen. Raketen bedrohen sogar die Ozonschicht, indem sie Radikale direkt in der
Stratosphäre ablagern, wobei feststoffbetriebene Raketen aufgrund des in ihnen enthaltenen
Chlorwasserstoffs und
Aluminiumoxids den größten Schaden verursachen.
In dem Bericht wird auf eine Simulation hingewiesen, dass die langfristige Entwicklung von Trümmern darauf hindeuten, dass sich der LEO bereits in der langwierigen Anfangsphase des
Kessler-Syndroms befindet, dies wäre aber durch aktive Trümmerbeseitigung in den Griff zu bekommen. Die Hinzunahme von Mega-Satelliten-Konstellationen und die generelle Verbreitung von Low-Cost-Satelliten im LEO belasten den Orbit zusätzlich.
Die Erläuterungen in dem Artikel zu den Problemen der Astronomie, der Radioastronomie durch die Funkfrequenzen, auf die zu lange Zeiträume (25 Jahre) bei dem De-Orbitieren, die Umweltbedenken beim Wiedereintritt der ausrangierten Raketenstufen füge ich nicht hinzu.
Quelle:
In dem Link befinden sich erklärende Grafiken.
https://www.nature.com/articles/s41598-021-89909-7Auf den Artikel wurde ich durch einen Beitrag von @Volker aufmerksam.
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=13231.msg512426#msg512426Beste Grüße Gertrud
