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.

Das mit dem CO2 Fußabdruck der Raumfahrt ist von Anfang an an eine Grundlegende Falschannahme geknüpft.
Nämlich die, das das eingesparte CO2 nicht anderweitig erzeugt wird.

Fossile Brennstoffe werden von den Ländern der Lagerstätte genau so lange gefördert werden, wie die Förderung billiger ist als die Erzeugung von z.B. Methan aus Erneuerbaren.

Ob wir Raumfahrt aus Umweltidiologischen Gründen verbieten oder die Starships im 5 Minutentakt starten. Macht an der gesamt CO2 Bilanz gar keinen Unterschied.
Denn der Besitzer eines Gasfeldes lebt vom Gasverkauf. Kauft SpaceX nun nichts mehr ist es wie mit unserem Heizöl oder Erdgas. Es wird dann nur an jemand anderen Verkauft. Verbrannt wird es trotzdem. Dann kann sich halt jemand in Afrika ein Auto leisten, der es bisher nicht kann.

Erst wenn alle einfach zu Fördernden Lagerstätten verbraucht sind und Förderung von Fossilen teurer wird als Erneuerbare, wird nichts mehr gefördert.
Der Ansatz mit dem CO2 Fußabdruck der Raumfahrt ist der gleiche Unsinn wie unsere Klimapolitik die auf Verbraucher ausgelegt ist und nicht auf die Verhinderung der Förderung der Fossilen.

Das ist zu kurz gedacht.
Ja, eine lokale Einsparung oder Verbot bringt wenig, solange global reine Marktwirtschaft regiert und internationale Vereinbarungen gebrochen werden.

Aber wenn ein Markt kleiner wird, z.B. der Benzinbedarf wegen Elektroautos, wird das Produkt entsprechend Angebot & Nachfrage blliger. Ja, das kann dadurch teilweise ausgeglichen werden, dass das billigere Produkt - Benzin - nun zu mehr Verbrauch oder zu neuen Kunden von mir aus in Afrika führt. Zugleich machen niedrigere Preise aber die Förderung weniger rentabel und manche Förderstätten eben unrentabel. Da muss der Hebel ansetzen. Je mehr mitmachen, desto besser und schneller.

Deswegen ist die künstliche Sprit-Verbilligung durch "Tankrabatt" ja so mehrfach kontraproduktiv, es fördert Mehrverbrauch = höhere Preise, subventioniert Fossile, macht die Öl-Förderung profitabler und bremst den so notwendigen Umbau im Verkehrssektor; wenn schon nicht aus Umwelt- und Klimagründen, dann wenigstens aus Gründen der nationalen/europäischen Unabhängigkeit und Versorgungssicherheit.

Steuergeld zum Bremsen des Strukturwandels, gegen Klima und Energiesouveränität, Gießkannenprinzip auch für Reiche, und letztlich profitiert die Ölindustrie. 

Irgendwo wurde ausgerechnet, dass mit dem Geld jeder Bundesbürger auch ein Jahr Deutschlandticket hätte erhalten können, so wäre das Geld in den ÖPNV und dessen Ausbau geflossen und zudem im Land geblieben. Selbst ich hier auf dem platten Land hätte mehr davon profitiert. Argh!

Um den Schlenker zur Raumfahrt zu kriegen:

Selbst ein täglich startendes Starship wäre im Vergleich zu rund 100.000 kommerziellen Flugzeug-Flügen täglich völlig zu vernachlässigen. Bei Starship rechnet man mit rund 4000 t CO₂ pro Start. Die IATA beziffert die weltweiten CO₂-Emissionen des Luftverkehrs für 2024 auf rund 942 Millionen Tonnen. Das entspricht 2,6 Millionen Tonnen pro Tag. Bleibt also im Vergleich im Promillebereich.

Was nicht heißen soll, dass man es unkritisch betrachten sollte, und es gibt ja auch noch reichlich andere bedenkliche Faktoren, die hier schon mehrfach bekakelt wurden. Aber den Hebel sollte man eher beim Vermeiden von Verbrenner-Autos und Flügen ansetzen statt bei der Raumfahrt.

Nebenbei: Starship fliegt mit Methan, also letztlich mit Erdgas, das bei der Ölförderung in den USA ohnehin anfällt und oft sinnlos abgefackelt wird. Es gegen Benzin aufzurechnen ist also auch Unsinn. Eher steht es in Konkurrenz zu unseren US-LNG-Importen, die ja hektisch intensiviert wurden und die Gas-Kathi für all ihre schönen neuen Gaskraftwerke will... 

Starship macht also ggf. bei uns Erdgas teurer ... ? 

Der Denkfehler in der Argumentation ist, dass es für Flugzeuge und andere Anwendungen weiterhin Gas oder Öl Benötigt. Durch Wegfall von Kunden wird die Förderung nicht aufwendiger.
Der Araber der nur seine Ölquelle hat und sonst nichts wird diese auch ausschöpfen solange jemand kauft. Und das wird solange passieren bis die entstehungskosten von WindGas unter die reinen Förderkosten von Erdgas fallen und das wird noch extrem lange dauern oder niemals erfolgen.

Somit bleibt es dabei ein hier eingespartes Liter wird dort verbrannt.
Deshalb muss man zwischen Umwelt und Umweltideologie unterscheiden.

Eine Abschaffung der Raumfahrt oder Ausstieg aus Fossilen eines Landes oder Kontinents macht überhaupt keinen unterschied, nur der Ideologe fühlt sich besser.

Eine Abschaffung der Raumfahrt oder Ausstieg aus Fossilen eines Landes oder Kontinents macht überhaupt keinen unterschied, nur der Ideologe fühlt sich besser.

Das kann man so eigentlich nicht stehen lassen, dazu gibt es genügend gegenteilige wissenschaftliche Belege.
Da das aber ein Raumfahrtforum ist müssen wir uns hier wohl darauf beschränken, bitte diese wiederholte bewusste Provokation einzustellen.

Ich stimme meiner Vorschreiberin zu. Den einzigen echten Knick im Fossilverbrauch verursachte Corona. Erschlossene Felder werden nicht so schnell dicht gemacht, da die Kosten beim fördern nicht gerade hoch sind. Könnte sein dass ein paar Frackingmaßnahmen abgesagt werden, mehr sehe ich derzeit nicht.
Ich zitiere mal die KI:
• Jahresvergleich: Gegenüber dem Vorjahr (ca. 37,8 bis 38,0 Milliarden Tonnen) sind die globalen Emissionen 2025 um etwa 1,1 % weiter gestiegen.
• Haupttreiber: Ein Anstieg war bei allen fossilen Energieträgern zu verzeichnen – bei Kohle (+0,8 %), Erdöl (+1,0 %) und Erdgas (+1,3 %).
Schließlich steigt die Weltbevölkerung weiter, schon damit werden Einsparungen wieder kompensiert:
https://www.worldometers.info/world-population/

Hatte parallel geschrieben: bewusste Provokation? Wie und von wem?🤔

Das Problem ist der Mensch und seine Unfähigkeit sein Denken und Handeln zu ändern.
Solange Profit und Konsum an erster Stelle stehen wird das nix.

"Machete euch die Erde untertan" war da wohl der falsche Befehl.

Die Umweltbelastung durch die Raumfahrt mag gegenwärtig noch zu vernachlässigen sein, aber wenn wie geplant täglich mehrfach ein Starship starten wird, schaut das dann schon anders aus. Und selbst bei BO sprechen sie inzwischen von Starts jede Minute!
Und dann gibt es schließlich u.a. auch noch China, die sehr fleißig dabei sind ihre diesbezüglichen Fähigkeiten massiv auszubauen, und ob die sich so viele Gedanken um dieses Thema machen? Zz spricht da jedenfalls nicht viel dafür.

aber wenn wie geplant täglich mehrfach ein Starship starten wird, schaut das dann schon anders aus.

Ich fasse meinen (aufgrund der "Das-ist-Ideologie"-Behauptungen) wieder einmal zu lang geratenen Kommentar nochmal zusammen:
"Selbst ein täglich startendes Starship wäre im Vergleich zu rund 100.000 kommerziellen Flugzeug-Flügen ... im Promillebereich."
Sehe das daher derzeit nicht so problematisch.
Es ist völlig in Ordnung, Raumfahrt umweltkritisch zu sehen, erst recht bei dem von den meisten von uns positiv gesehenen massiven Aufschwung, den sie derzeit nimmt.
Wo man reduzieren kann, sollte man das tun. Man muss aber eben auch den Vergleich sehen und zudem überlegen, was parallel dazu vermieden werden kann.
Ohne Raumfahrt wüssten wir wenig bis nichts über die kommende Klimakrise.
Ist der Aufbau eines Orbit-Mobilfunknets wirklich umweltschädlicher als terrestrische zigtausende Funkmasten und Glasfaser-Buddeleien?
Sind autarke orbitale Rechenzentren wirklich umweltschädlicher als solche auf der Erde, die massiv Energie und Kühlwasser benötigen?
Ich kann das aktuell nicht wirklich abschätzen und warne vor vorschnellen Urteilen, egal ob ideologisch oder aus mangelnden Fakten.

Um nochmal auf meine kleine Rechnung von oben einzugehen:

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.

Das entspräche der Masse von 70.000 ISS's.

Bei solch einer Größenordnung wären verrückte Ideen wie orbitale Solarfarmen oder Geoengineering durch Beschattung der Erde möglich. Darum denke ich das die Raumfahrt keine signifikante Umweltbelastung darstellt oder darstellen wird. Entweder sie bleibt zu insignifikant um einen relevanten Beitrag zu leisten, oder sie ist so weit fortgeschritten das wir alle unsere Energie aus orbitalen Solarfarmen beziehen können.

Ja, das fand ich überzeugend gerechnet - wenn auch die Zahl etwas unfassbar ist -, und die Schlussfolgerung würde ich auch sehr gerne glauben.

Umweltschäden durch Raumfahrt: ein erster Schritt: giftige Treibstoffe abschaffen!