Umweltbelastungen der Raumfahrt - CO2 Fußabdruck, usw.

Die Beratungsgesellschaft PricewaterhouseCoopers Deutschland fordert in einer Fallstudie die Dekarbonisierung der Raumfahrtindustrie.

Das ist angesicht des zu erwartenden Wachstums der kommerziellen Raumfahrt notwendig. Raketentreibstoffe können aus erneuerbaren Energien erzeugt werden. Wiederverwendung von Materialien ist notwendig.

Genannt werden die Treibstoffe nicht, aber der Autor stellt sich als Experte für Wasserstoff dar, so dass man von Wasserstoff ausgehen kann.

https://www.pwc.de/de/nachhaltigkeit/dekarbonisierung-der-raumfahrtindustrie.html

Ich denke so wie Eisenbahnen, Auto- und Flugverkehr wird auch die Weltraumaktivität große Umweltauswirkunen haben. Beim Energiehunger ist das ebenfalls so, Bergbau und Industrie sowieso.
Sollte man der Umwelt zuliebe auf Raumfahrt verzichten? (Die Frage ist ernst gemeint.)

Schon, aber gegeneinander aufrechnen macht auch keinen Sinn.
Das ist so als wenn ich sage, ich brauche mein Leben nicht zu verändern, weil ein paar Superreiche es auch nicht tun.
Die Frage ist völlig berechtigt und sollte nicht einfach weggewischt werden.
Es ist sicher so, dass Raumfahrt derzeit noch wenig Umweltschäden anrichtet, und umgekehrt sehr viel Erkenntnisse für den Umwelt- und Naturschutz bringt.
Aber dummerweise sind die Schäden in sensiblen Bereichen wie der hohen Atmosphäre. Zudem beim Wiedereintritt; es gibt eine aktuelle Studie, dass vor allem das verglühte Aluminium Schäden in Ionosphäre macht, und auch die sich erholende Ozonschicht leidet wieder.
Daher beobachte ich das auch kritisch. 25 oder 100 Starshipsstarts sind unproblematisch, 1000 wohl nicht mehr.  1000 oder 5000 Starlinks mögen noch gehenä; wenn jede Supermacht eine Konstellation von 20.000 startet, nicht mehr.
Noch freue ich mich über jeden Start, aber mittelfristig (sicher Jahrzehnte) muss die Aktivität von erdgebundenen Starts zu weltraumgestützten Aktivitäten übergehen und Raumfahrt grundsätzlich umweltfreundlicher werden.
(Wenn das eine längere Diskussion gibt, in eigenen Faden verschieben?)


Edit tomtom: aus dem Thread Startanlagen für Starship auf Hinweis von Prodatron verschoben.

Prinzipiell könnte man für Wasser-/Sauerstoff oder Methan/Sauerstoff Triebwerke die benötigten Treibstoffe mithilfe von grünen Strom produzieren. Die Herstellung wäre also neu heutigem Maßstab doch einigermaßen umweltverträglich und beim Methan mindestens CO2 neutral oder gar negativ wenn man es mit zum Mars nimmt. Ob die von den Triebwerke dann im Betrieb noch zusätzlich produzierten Schadstoffe global gesehen vertretbar sind, ist vermutlich eine Frage der Starts pro Jahr bzw. wieviel man dem Raumfahrtsektor an "Verschmutzungsrechten" zugesteht. Bei 10 Starshipstars pro Tag wären das so ca. 10.000 Starts im Jahr sehe ich die Grenze ab der man den Raketen evt. als eigenständiger Faktor in den Umweltbilanzen anführen sollte. Das wären grob 70 Millionen tonnen Treibstoffe - versus  4.407 Millionen Tonnen gefördertes Erdöl im Jahr 2024
Dazu kommt es aber erst wenn tatsächlich die 100%ige Wiederverwendbarkeit erreicht wird. Und das schließt verglühende Teile der Wiedereintrittskörper aus. Und irgendwann wird sich dann im Orbit hoffentlich eine Recyclingwirtschaft etablieren so dass man nicht mühsam hochgebrachtes Material (wie z.B. die ISS) am Ende ihrer Lebensdauer doch wieder in der Erdatmosphäre verglühen lassen muss.

10.000 Starts im Jahr: das wird fruehestens in 100 Jahren relevant, wenn's eine grosse Millionen-Stadt auf dem Mars geben wird.

10.000 Starts im Jahr: das wird fruehestens in 100 Jahren relevant, wenn's eine grosse Millionen-Stadt auf dem Mars geben wird.

Prognosen sind schwer, vor allem wenn sie sich auf die Zukunft beziehen...

Vor 100 Jahren gab es die ersten zivilen Linienflüge, ein paar am Tag. Heute fliegen täglich weit über 100.000 Flugzeuge. Das hätte man damals als völlig hirnrissige Prognose abgetan. Also 10x mehr als Du in 100 Jahren Raumflüge pro Jahr annimmst.

Was in 100 Jahren sein wird, erst recht "frühestens", kann niemand seriös abschätzen. Nur weil die Raumfahrt 50 Jahre nahezu geschlafen hat, muss das nicht so weitergehen. Vielleicht kommen noch ein paar Revolutionen wie zuletzt Elektrifizierung, Computer, Smartphone und KI obendrauf, mit Technologien, die sich heute niemand vorstellen kann. Oder, vielleicht richten wir den Planeten so zugrunde, dass es rückwärts geht. Und vielleicht wird dann, um Einstein zu zitieren, gerade der 4. Weltkrieg mit Stöcken und Steinen ausgefochten...

Über die Zunahme des Massentourismus kann man gesondert dikutieren. Das Starship verbrennt ca. 2000t Methan. Wer meint er müsse 20t Methan für z.B. 10 Erdumkreisungen verbrennen, hat wohl noch nie etwas von der anstehenden Klimakatastrope gehört, aber sei es drum. (dieses Verhalten meine ich mit „durchgeknallt“)

Mal vom Tourismus abgesehen, hat mich dieser Beitrag auf eine interessante Idee gebracht.
Da die Umweltbelastung durch Raumfahrt immer wieder aufkommt wollte ich das ganze mal aus einer anderen Blickrichtung betrachten. Statt zu berechnen wie viel CO2 ein Raketenstart ausstößt, wollte ich sehen, wie viel Nutzlast man mit dem jährlichen CO₂ Budget der weltweiten Luftfahrt in den Orbit befördern könnte.

Kurze Antwort: über 30 Millionen(!) Tonnen

Das berücksichtigt natürlich nicht andere Natureinflüsse durch die Starts und die genauen Bereiche der Atmosphäre in die das CO₂ und andere Abgase eingebracht werden, aber ich fand die Zahl doch recht eindrucksvoll.

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Zur Berechnung:

Globale CO₂ Emissionen in der Luftfahrt waren 942 Mt, was knapp über 2% des Gesammtaustosses war. (https://www.iata.org/en/iata-repository/publications/economic-reports/2024-aviation-emissions-efficiency-gains-vs.-rising-totals)

Der gesammte Starship V3 Stack hat ca. 5000 t Treibstoff, bei einem Mischungsverhältnis LOX : LCH₄ von 3,6 : 1 entspricht dies 1085 t Methan. Der Einfachheit halber nehme ich 100 t Nutzlast in den LEO an, somit benötigen wir pro Tonne Nutzlast ~11 Tonnen Methan.

Verbrennung Methan:
CH₄ + 2 O₂ -> CO₂ + 2 H₂O, d.h. für jedes CH₄ Molekül wird ein CO₂ Molekül erzeugt.
M(CH₄) = 16, M(CO₂) = 44, CO₂ ist also 2,75 mal so schwer wie CH₄. Damit werden 11 t CH₄ zu 30,25 t CO₂

Jetzt einfach ausrechnen wie oft die 30,25 t in die 942 Mt der Luftfahrt passen und ich komme auf ~31 Mt Nutzlast.