5 ungewöhnliche Methoden, um Weltraumschrott loszuwerden

Hunderttausende von Trümmern schweben um die Erde und stellen eine ernste Bedrohung für Satelliten dar, die in Betrieb sind. Denn Kollisionen können zu schweren Beschädigungen der empfindlichen Technik führen. Wie kann man also den Müll im Weltraum beseitigen? Den Forschern geht die Fantasie nicht aus: Alte Satelliten mit einem Laserstrahl ablenken, sie mit einem riesigen Magneten abschleppen oder die Trümmer in Schaumstoff einschließen sind einige ihrer Lösungsvorschläge.

Mehr als 34.000 Objekte, die größer als 10 Zentimeter sind, und 900.000 Objekte, die zwischen 1 und 10 Zentimeter groß sind, irren heute laut der Europäischen Weltraumorganisation in der Erdumlaufbahn umher. Und das wird sich mit den Tausenden von Nanosatelliten, die jedes Jahr in den Weltraum geschickt werden, auch nicht bessern. Allein die Starlink-Konstellation von Elon Musk sieht langfristig fast 42.000 Satelliten in der Umlaufbahn vor.

Neuere Satelliten sind zwar dafür vorgesehen, am Ende ihrer Lebensdauer in die Atmosphäre geschleudert zu werden, doch können sie auf dem Weg dorthin Teile verlieren. Dazu kommen noch all die anderen Trümmer, die von der Internationalen Raumstation ISS oder verschiedenen “verlorenen” Objekten im Weltraum stammen. Zahlreiche Institutionen und Forscher beschäftigen sich daher seit Jahren mit der Frage, wie man diesen Weltraummüll einsammeln, zerstören oder umleiten kann. Hier sind die fünf ungewöhnlichsten Methoden, die derzeit untersucht werden.

Satelliten mit einem Laserstrahl ablenken

Anstatt die ausgedienten Satelliten einzusammeln, könnte man sie doch einfach mit einem Laserstrahl aus dem Weg schaffen. Mehrere Wissenschaftler zielen darauf ab, alte Satelliten mit einem Laserstrahl zu beschießen, um sie von ihrem Kurs abzubringen. Durch die Bestrahlung wird das Material Abschmelzen „weggeätzt“ und die entstehenden Trümmer katapultieren den Satelliten in die Erdatmosphäre, wo er zerfallen wird.

„Das Problem ist, dass man auf keinen Fall auf die Solarpaneele der Satelliten zielen darf, da diese in eine Wolke von kleinen Stücken zerfallen können, die fast unmöglich zu reinigen sind“, sagt der russische Forscher Egor Loktionov, der eine Studie zu diesem Thema verfasst hat. Er empfiehlt daher die Verwendung von Weltraumlasern, die genauer sind als terrestrische Laser. Seiner Meinung nach wäre es sogar möglich, zu Plasma geschmolzenen Weltraumschrott wiederzuverwerten und als Treibstoff für Raumschiffe zu verwenden. Eine „2-in-1“-Operation, die die Technik rentabel machen würde.

Ein magnetischer Schlepper

Einen magnetischen „Schlepper“ zu verwenden, um einen Satelliten zu entsorgen, ist das Ziel des Franzosen Émilien Fabacher vom Institut supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace. Er stellte sein Projekt 2017 bei der Europäischen Weltraumorganisation vor.

Diese Schlepper wären mit Elektromagneten ausgestattet, die die Flugbahn des Satelliten mithilfe des Erdmagnetfelds anpassen würden. „Das starke Magnetfeld, das dieser „Jäger-Satellit“ benötigt, würde mithilfe von supraleitenden Drähten erzeugt, die auf kryogene Temperaturen gekühlt werden“, beschreibt der Forscher. Supraleitend bedeutet, dass die Drähte bei bestimmten Temperaturen kaum Widerstand haben und damit effizient Strom leiten können. Kryogen bezeichnet einen extrem kalten Zustand, der in diesem Fall nötig ist, damit die Drähte supraleitend sind.

Damit wäre das System in der Lage, einen Satelliten in 10 bis 15 Metern Entfernung abzulenken, ohne mit ihm in Kontakt zu treten, und zwar mit einer Genauigkeit von 10 Zentimetern. Das Konzept würde es auch ermöglichen, einen Schwarm von Jägersatelliten in Formation zu halten, die mehrere Trümmerteile verarbeiten können, oder Trümmerteile zu koordinieren und zu einem bestimmten Ort zu leiten.

Den Abfall in Schaumstoff einschließen

Der Trick besteht hier darin, das Volumen eines Trümmerteils zu vergrößern, um seinen Luftwiderstand zu erhöhen und seinen Fall auf die Erde zu beschleunigen. Das von italienischen Forschern 2011 beschriebene System soll von einer Plattform aus expandierbaren Schaumstoff ausstoßen, der an der Zieloberfläche haften bleibt, sich aufbläht und den Schutt bedeckt. Den Berechnungen der Forscher zufolge muss das Trümmerstück von einem Schaumstoff umgeben sein, dessen Volumen mindestens dem 0,07-fachen seiner Masse entspricht, d. h. 14 Kubikmeter für ein Trümmerstück von beispielsweise 200 kg. Je höher dieses Verhältnis ist, desto schneller erfolgt der Wiedereintritt in die Atmosphäre: Daher ist diese Methode eher für kleinere Trümmer geeignet.

Eine ähnliche Methode zielt darauf ab, natürlich im Weltraum vorhandenen Staub in einem schmalen Höhenband zusammenzuführen, um Masse auf den Trümmern zu sammeln und sie zu entsorgen. Dies setzt voraus, dass die Staubwolke regelmäßig „gereinigt“ wird, damit sich keine Objekte an dieser Stelle konzentrieren. Keine dieser beiden Methoden wurde bisher unter realen Bedingungen getestet.

Ein Netz und eine Harpune zum Einsammeln von Müll

Im September 2018 startete das Surrey Space Centre in Großbritannien den Demonstrationssatelliten RemoveDebris. Dieser entfaltete in 300 Kilometern Höhe ein Netz, um ein kreisendes Trümmerteil einzufangen. Dieses wurde dann in die Erdatmosphäre geschleudert, wo es verglühte. Finanziert wurde dieser Satellit von der Europäischen Kommission. Der Vorteil dieser Technik ist, dass man damit Abfälle jeder Größe einfangen kann, auch die kleinsten. Es ist möglich, Objekte aus einer Entfernung von bis zu sieben Metern zu fangen.

Im September 2019 führte derselbe Müllsatellit einen zweiten Test mit einer Harpune durch, die mit 20 Metern pro Sekunde auf eine 1,5 Meter entfernte Verbundplatte geschleudert wurde. Harpunen hingegen sind eher für sehr große Trümmer geeignet, wie z. B. Tanks und Oberstufen von Raumfahrt-Trägerraketen. Die Ingenieure mussten auch sicherstellen, dass der Aufprall der Harpune auf das Ziel keine neuen Trümmerteile erzeugt. Daher wurde die Harpune so konstruiert, dass die durch den Aufprall entstehenden Fragmente in das Innere der Zielstruktur geschleudert werden.

Satelliten, die sich selbst zerstören

Erinnern Sie sich noch an die Nachrichten aus Mission Impossible, die sich nach einer gewissen Zeit selbst zerstören? Das japanische Start-up-Unternehmen ALE Co hat sich von dieser Idee inspirieren lassen und einen Satelliten entwickelt, den man auf Wunsch zerstören kann. Dieser wird mit einer Kathode aus Kohlenstoffnanoröhrchen und einer elektrodynamischen Befestigung ausgestattet sein. Durch diese Konstruktion wird nach Abschluss seiner Mission ein Träger in den Weltraum ausgefahren. So wird sich die durch das Magnetfeld der Erde induzierte Umlaufbahn des Satelliten und zwingt ihn zum Eintauchen in die Erdatmosphäre.

Das japanische Unternehmen Sumitomo Forestry will einen Minisatelliten aus Holz namens Lignosat entwickeln, der beim Absturz vollständig in der Atmosphäre verbrennen würde. Die heutigen Satelliten enthalten Komponenten aus Kevlar oder Metalllegierungen, die hitzebeständig sind und sich in der oberen Atmosphäre verteilen können. Der Start des Lignosat ist für 2023 geplant.

Urhebender Autor: Céline Deluzarche