Wie aus der erdnahen Umlaufbahn ein Müllhaufen wird

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Die Müllspur des Menschen hat sich längst über den Planeten hinaus, weit in den Weltraum, ausgebreitet. Während Aktivisten und Politiker entscheiden, was mit dem Hausmüll auf der Erde passiert, sammeln sich tonnenweise verbrauchte Geräte in Umlaufbahnen an.

Lassen Sie uns herausfinden, woraus die Space Dumps bestehen, wo sie sich befinden und ob uns "himmlische" Trümmer auf den Kopf fallen können (Spoiler: das ist schon passiert).

Welcher Müll fliegt im Weltraum?

Mit dem Start des ersten künstlichen Satelliten im Jahr 1957 begann das Weltraumzeitalter. Seitdem hat die Menschheit viele Raketen gestartet und fast 11.000 Satelliten in die Umlaufbahn gebracht. In den letzten Jahren hat die Zahl der Weltraummissionen dramatisch zugenommen. Jetzt wird der erdnahe Weltraum nicht nur von Staaten erforscht - private Firmen und gemeinnützige Organisationen haben sich dem Geschäft angeschlossen. Die Belastung der Umlaufbahnen wächst.

Wie sich die Anzahl der Objekte im erdnahen Raum verändert hat

Allerdings brechen Satelliten wie jede andere Technik zusammen und werden veraltet. Sie werden durch neue Geräte ersetzt, und die ausgefallenen Geräte müssen in Form von Schrott ihr Leben im Orbit verbringen. In der nahen und fernen Umgebung unseres Planeten sind "Dumps" aufgetaucht.

Alle funktionsunfähigen technischen Objekte und deren Fragmente werden als Weltraumschrott klassifiziert. Das meiste davon sind verbrauchte Raketenstufen, alte Satelliten und deren Fragmente. Trotz der ständigen Starts neuer Geräte sind funktionierende Satelliten in Umlaufbahnen viel weniger als "Müll". Nach Schätzungen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) befinden sich im erdnahen Weltraum 128 Millionen winzige Trümmer, deren Größe einen Zentimeter nicht überschreitet, 900 Tausend Fragmente von 1 bis 10 cm und 34 Tausend - mehr als 10 cm Zum Vergleich: Es gibt nur 3 funktionierende Satelliten, 9 Tausend.

Am aktivsten nutzt die Menschheit die niedrige Erdumlaufbahn (200-2000 km über dem Meeresspiegel). Dieser Teil des Weltraums ist der "am dichtesten besiedelte" und gleichzeitig der "dreckigste". In einer Höhe von 650-1000 km befindet sich die erste "Dump" - hier "leben" alte Fahrzeuge, Trümmer unterschiedlicher Größe und Militärsatelliten mit Nuklearanlagen. Solche Höhen für die Lagerung potenziell gefährlicher Gegenstände wurden nicht zufällig gewählt: Sie können dort etwa zweitausend Jahre lang sein. Der zweite offizielle "Teststandort" befindet sich in einer Höhe von etwa 36.000 km - alle Satelliten, die aus der geostationären Umlaufbahn gedient haben, werden dorthin geschickt.

Weltraummüll „fliegt“jedoch nicht nur an speziell dafür vorgesehenen Stellen. Eine Kollision mit Trümmern im erdnahen Weltraum kann überall passieren, denn es ist fast unmöglich, die Bewegung kleiner Teilchen vorherzusagen. Aber es ist wirklich möglich, großen Fragmenten auszuweichen - die meisten von ihnen werden von den Weltraumbehörden beobachtet. Wenn Unternehmen wie SpaceX, OneWeb und Amazon in den kommenden Jahren Tausende von Kommunikationssatelliten über der Erde einsetzen, müssen Spezialisten die Bewegung in Umlaufbahnen viel genauer überwachen, um Unfälle zu vermeiden.

Wer verfolgt die Trümmer im Weltraum?

Laut ESA verfolgen Weltraumbeobachtungsnetze regelmäßig nur 28.000 besonders große Trümmer. Das US Space Surveillance Network ist einer der führenden Analysedienste für die Flugbahn von Weltraummüll. Experten führen einen Katalog, in dem Objekte mit einer Größe von mehr als 5 bis 10 Zentimetern aus einer niedrigen Erdumlaufbahn und Schutt ab 30 Zentimetern in der Nähe des geostationären Ortes eingebracht werden.

In den USA gibt es weitere Zentren, die nicht nur Daten zu „Abfällen“, sondern auch zu Betriebsgeräten sammeln und verarbeiten. Ihre Geolokalisierungen werden öffentlich auf der Space Track-Ressource veröffentlicht, und auf Twitter des 18. Space Control Squadron können Sie mehr über die Zerstörung bestimmter Fahrzeuge erfahren. Basierend auf diesen Informationen wurde eine Online-Karte Stuff in Space erstellt, die in Echtzeit die Position von Satelliten (rote Punkte), Raketenkörper (blau) und Weltraumschrott (grau) anzeigt. Die Karte wird täglich aktualisiert und macht den engen „Zusammenhang“zwischen Betriebsgeräten und „Müll“deutlich.

Auch die Länder Europas, Russlands und Chinas beobachten mit Teleskopen oder geostationären Radaren die Bewegung auf „Spuren“im Weltraum. Kollisionen im Orbit sind dank der Dienste, die die Wahrscheinlichkeit von Abstürzen berechnen, selten.

Woher kommt Weltraummüll?

Obwohl Kollisionen im Weltraum selten sind, beeinträchtigen sie das Wachstum von "himmlischen Müllhalden" ernsthaft. Einer der schwersten Weltraumunfälle ereignete sich 2009: Der amerikanische Kommunikationssatellit Iridium und der funktionsunfähige russische Militärapparat "Kosmos-2251" konnten sich nicht auflösen. Ihr "Treffen" führte zu einer großen Wolke aus kleinen Trümmern und mehr als 1,5 Tausend großen Fragmenten, die bis heute im erdnahen Weltraum verbleiben.

Forscher nennen Explosionen den Hauptgrund für die Bildung von Weltraummüll. Am häufigsten treten sie durch Auslaufen oder Erhitzen von Treibstoff auf, der in den Tanks bereits verbrauchter Oberstufen, der letzten Stufen von Raketen und Satelliten, verbleibt. Die Ausrüstung explodiert aufgrund von Konstruktionsfehlern oder den Auswirkungen der rauen Weltraumumgebung. So stürzten 2018 russische und amerikanische Oberstufen "Fregat" und "Centaur" im Orbit ab, 2012 wurde unsere "Briz-M" in Fragmente zerstreut. Im März 2021 explodierte ein alter US-Wettersatellit, und vor einem Jahr wurde eine Stufe der sowjetischen Cyclone-3-Rakete, die sich seit 29 Jahren im erdnahen Weltraum befand, in 75 treibende Fragmente zerlegt.

Tests von Anti-Satelliten-Waffen hinterlassen eine große Trümmerspur. 2007 zerstörte China seine eigene Fengyun-1C mit einer Mittelstreckenrakete in 865 km Höhe. Etwa 3, 5 Tausend große Objekte und eine unzählbare Anzahl von Fragmenten von bis zu 5 Zentimetern gebildet. Im Jahr 2019 feuerte Indien auch eine Rakete auf seinen Satelliten ab - etwa 400 Trümmer, die in Umlaufbahnen von 200 bis 1600 km verstreut waren.

ESA-Spezialisten analysierten mehr als 560 Fälle von Gerätezerstörung. Wie sie anmerken, gibt es noch andere Gründe für die Bildung von Weltraummüll in Umlaufbahnen. Oft sind einige seiner Teile vom Apparat getrennt, es wird aufgrund von Unvollkommenheiten in der Struktur zerstört oder versagt bei der Wechselwirkung mit der Erdatmosphäre.

Gründe für die Zerstörung von Raumfahrzeugen

2020 analysierten Spezialisten von RS Components, welche der Weltraummächte den Weltraum stärker verunreinigten als andere. Es stellte sich heraus, dass der größte Teil der heute verfolgten Wrackteile Russland und den GUS-Staaten gehört - 14.403 Fragmente. An zweiter Stelle stehen die Vereinigten Staaten (8734), an dritter Stelle - China (4688).

Warum Space-Dumps gefährlich sind

Moderne Satelliten sind mit einem Schutz vor Mikrometeoriten und Weltraumschrott ausgestattet, aber "Rüstung" spart nicht immer. Die Trümmer der Explosion bewegen sich mit einer Anfangsgeschwindigkeit weiter. Da es im Weltraum keine spürbare Reibungskraft gibt und die übliche Schwerkraft nicht wirkt, bremsen sie praktisch nicht ab.

Ihre Geschwindigkeit kann 8-10 km / s erreichen, was fast siebenmal schneller ist als eine Kugel. Auch die Schläge der langsameren Fragmente können tödlich sein. Teile mit einer Größe von mehr als 10 cm sind in der Lage, Flugzeuge vollständig zu zerstören. Kollisionen mit Splittern von mehr als 1 cm stören den Betrieb des Raumfahrzeugs oder verursachen Explosionen von funktionsunfähigen Objekten. Millimeter-Partikel hinterlassen in den meisten Fällen Risse und Späne auf den Gehäusen.

Im Jahr 2016 hinterließ ein winziger Schutt von der Größe eines Staubkorns eine 7 mm große Delle auf dem ISS-Fensterglas. Kollisionen mit irgendwelchen Trümmerteilen sind für die Raumstation gefährlich, da sie sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 7,6 km / s im Orbit bewegt. Die ISS führt regelmäßig Ausweichmanöver durch und korrigiert ihre Umlaufbahn: Anti-Meteoriten-Panels können die Besatzung bei einer Kollision mit großen Trümmern nicht schützen. Manchmal sind Kosmonauten gezwungen, die Station zu evakuieren und den Moment einer gefährlichen Annäherung an Weltraumschrott in der Sojus-Sonde abzuwarten, um notfalls schnell das „sinkende Schiff“zu verlassen.

Die meisten Raumfahrzeugmanöver werden durchgeführt, um "Begegnungen" mit Trümmern zu vermeiden. Diese Maßnahmen sind kostspielig. Experten verbringen Stunden damit, Risiken zu berechnen und einen neuen Weg zu planen. Im Moment des Manövers wird Treibstoff verbraucht, den man „in Reserve“mitnehmen muss, und die Geräte „stehen still“– sie übermitteln nicht die für die Forscher notwendigen Daten.

Für die Menschen auf der Erde stellt Weltraummüll keine ernsthafte Bedrohung dar. Kleine Geräte schaffen es, in der Atmosphäre zu verbrennen, während große verbrauchte Teile von Raketen oder Satelliten in der Regel entlang einer bestimmten Flugbahn in den Pazifischen Ozean oder in unbewohnte Gebiete in Kasachstan abgesenkt werden. Nur einmal traf von Menschenhand geschaffener Weltraummüll eine Person. 1997 stürzte ein Wrack einer amerikanischen Delta-II-Trägerrakete auf die in Oklahoma lebende Lottie Williams. Das Mädchen war enttäuscht, als es erfuhr, dass es kein Stück eines Sterns war, das auf ihre Schulter fiel, sondern ein Fragment eines Kraftstofftanks.

Der wissenschaftliche Berater der NASA, Donald Kessler, machte 1978 eine unangenehme Vorhersage. Anschließend wurde das von ihm beschriebene Phänomen "Kessler-Syndrom" genannt. Laut dem Astrophysiker wird eines Tages die Konzentration von "Müll" im Weltraum so stark ansteigen, dass die Zahl der Unfälle unkontrolliert ansteigt. Trümmer werden in Flugzeuge krachen, und diese werden in Stücke gerissen und "greifen" andere Objekte an. Haufen von Schrott werden die unteren Umlaufbahnen unbrauchbar machen und ein Müllgürtel wird um die Erde herum erscheinen, der an die Ringe des Saturn erinnert. Einige Experten gehen davon aus, dass die kritische Konzentration von künstlichen Objekten im Orbit bereits erreicht ist.