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Weltraumschrott fällt fast täglich zur Erde, oft mit toxischen Partikeln. Forscher haben nun eine Methode entdeckt, abstürzende Objekte in Echtzeit zu verfolgen.
Baltimore – Am 2. April 2024 raste ein 1,5 Tonnen schweres chinesisches Raumfahrtmodul mit 25- bis 30-facher Schallgeschwindigkeit über Kalifornien hinweg. Das Shenzhou-15-Modul durchpflügte die Atmosphäre nordöstlich über Santa Barbara und Las Vegas – zehnmal schneller als der schnellste Jet der Welt. Doch während das Objekt in Flammen aufging, passierte etwas Ungewöhnliches: 127 Erdbeben-Messgeräte in Südkalifornien zeichneten jede Bewegung auf. Forscher der Johns Hopkins University haben damit erstmals demonstriert, wie sich herabfallender Weltraumschrott in Echtzeit verfolgen lässt.
Abstürzender Weltraumschrott, fotografiert am Himmel über der Schweiz. (Archivbild) © IMAGO/EHL Media/Tim Meyer
„Wiedereintritte passieren immer häufiger. Letztes Jahr hatten wir mehrere Satelliten, die täglich in unsere Atmosphäre eintraten, und wir haben keine unabhängige Überprüfung, wo sie eingetreten sind, ob sie in Stücke zerbrochen sind, ob sie in der Atmosphäre verbrannt sind oder ob sie den Boden erreicht haben“, erklärt Benjamin Fernando, Postdoktorand an der Johns Hopkins University in einer Mitteilung. „Das ist ein wachsendes Problem, und es wird immer schlimmer werden.“
Weltraumschrott stürzt zur Erde – Seismometer helfen dabei, ihn zu verfolgen
Das Problem ist real und dringend, denn der Weltraum boomt. Immer mehr Satelliten umkreisen die Erde – und es gibt beinahe täglich Zuwachs. Für die kommenden Jahren sind mehrere große Satelliten-Konstellationen geplant – und wo Satelliten ins Weltall geschossen werden, gibt es auch Satelliten, die abstürzen. Bisher mussten sich Behörden auf Radardaten verlassen, um Objekte im niedrigen Erdorbit zu verfolgen und vorherzusagen, wo sie in die Atmosphäre eintreten würden. Doch diese Vorhersagen können im schlimmsten Fall um Tausende von Kilometer abweichen, wie die Forscher in ihrer in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie berichten.
Die neue Methode nutzt einen cleveren physikalischen Effekt: Wenn Weltraumschrott schneller als die Schallgeschwindigkeit durch die Atmosphäre rast, erzeugt er Schockwellen – sogenannte Überschallknalle, ähnlich wie Kampfjets. Diese Schockwellen lassen den Boden vibrieren und aktivieren Seismometer entlang des Flugpfads. Durch die Kartierung der aktivierten Messgeräte können Fachleute die Flugbahn des Schrotts rekonstruieren, die Bewegungsrichtung bestimmen und genauer abschätzen, wo er gelandet sein könnte.
Forscher beobachten, wo Weltraumschrott auf die Erde stürzt
Fernando und sein Kollege Constantinos Charalambous vom Imperial College London analysierten die Intensität der seismischen Messungen und berechneten daraus die Höhe des Moduls sowie den Punkt, an dem es in Fragmente zerbrach. Ihre Berechnungen ergaben, dass das Modul etwa 40 Kilometer nördlich der vom US Space Command vorhergesagten Flugbahn unterwegs war.
Wie viel Weltraumschrott umkreist die Erde?
Nach Angaben der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA werden derzeit 54.000 Weltraumobjekte, die größer als 10 Zentimeter sind, verfolgt. Darunter seien etwa 9.300 aktive Frachten. Insgesamt würden 1,2 Millionen Weltraumschrott-Objekte verfolgt, die ein bis zehn Zentimeter groß seien sowie 140 Millionen Schrottobjekte, die größer als ein Millimeter bis zu einem Zentimeter groß sind.
Präzises Tracking ist unter anderem wichtig, weil herabfallender Weltraumschrott toxische Partikel produzieren kann, die stundenlang in der Atmosphäre verweilen und mit Wettermustern in neue Regionen des Planeten wandern. Die Kenntnis der Flugbahn hilft Organisationen zu verfolgen, wohin diese Partikel gelangen und wer einem Expositionsrisiko ausgesetzt sein könnte.
Besonders wichtig ist das Tracking von Weltraumschrott bei radioaktivem Material
Besonders kritisch wird es bei radioaktivem Material. Fernando erinnert an einen dramatischen Fall: „1996 fiel Schrott vom russischen Mars-96-Raumschiff aus dem Orbit. Die Leute dachten, es sei verbrannt, und seine radioaktive Energiequelle sei intakt im Ozean gelandet.“ Doch kürzlich fanden Forschende künstliches Plutonium in einem Gletscher in Chile – ein Hinweis darauf, dass die Energiequelle während des Abstiegs aufgebrochen war und die Gegend kontaminiert hatte.
„Wenn man helfen will, macht es einen Unterschied, ob man in 100 Sekunden herausfindet, wo es abgestürzt ist, statt in 100 Tagen“, betont Fernando. Die seismischen Daten können Radardaten ergänzen, indem sie ein Objekt verfolgen, nachdem es in die Atmosphäre eingetreten ist, und so eine Messung der tatsächlichen Flugbahn liefern.
Mit dem aktuellen Raumfahrt-Boom und dem immer weiter zunehmenden Weltraumschrott im Erdorbit, wird das Problem weiter wachsen. Die neue Methode, abstürzenden Weltraumschrott zu verfolgen, bietet eine zusätzliche Sicherheitsebene – und nutzt dafür Infrastruktur, die bereits existiert. (Quellen: Johns Hopkins University, Science) (tab)
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