Der Klimawandel beeinflusst nicht nur Ozeane, Wildtiere und Landwirtschaft auf der Erde, sondern auch den Weltraum um unseren Planeten. Neue Forschungen zeigen, dass Treibhausgase die obere Atmosphäre schrumpfen lassen, wodurch sie weniger Satelliten tragen kann als heute.
Mithilfe von Simulationen zu den langfristigen Kohlenstoffemissionen hat ein Wissenschaftsteam des MIT eine drastische Abnahme der Satellitenkapazität in niedrigen Erdumlaufbahnen prognostiziert. Ihre Studie, die am Montag in Nature Sustainability veröffentlicht wurde, kommt zu dem Schluss, dass eine schrumpfende obere Atmosphäre zu länger verweilendem Weltraumschrott führt. Die geringere atmosphärische Reibung könnte zudem das Risiko von Kollisionen erhöhen. Bis zum Jahr 2100 könnte die Kapazität der beliebtesten Orbitregionen um 50 bis 66 % sinken.
Schrumpfende Atmosphäre, wachsende Gefahr
„Mit steigenden Treibhausgas-Konzentrationen erwärmt sich die Troposphäre, in der wir leben, während die obere Atmosphäre – also die Stratosphäre, Mesosphäre und Thermosphäre – abkühlt und schrumpft“, erklärt William Parker, Doktorand für Luft- und Raumfahrttechnik am MIT, gegenüber Gizmodo. „Die Thermosphäre spielt eine entscheidende Rolle beim Abbremsen von Weltraummüll, sodass dieser allmählich in die Erdatmosphäre zurückfällt. Doch wenn die Atmosphäre schrumpft, bleibt Schrott länger im Orbit, was das Risiko einer Kaskade von Kollisionen erhöht.“
Die Thermosphäre ist der Bereich, in dem die Internationale Raumstation und die meisten Satelliten kreisen. Derzeit befinden sich mehr als 10.000 Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen. Doch mit steigenden Emissionen nimmt auch die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen zu, wodurch noch mehr Weltraumschrott entsteht. Das wiederum reduziert die Anzahl der Satelliten, die sicher betrieben werden können.
Treibhausgase wirken wie eine Decke, die die Troposphäre wärmt, indem sie die Wärme zur Erde zurückreflektiert, erklärt Parker. Dadurch gelangt weniger Wärme in die oberen Atmosphäreschichten. Zudem strahlen Treibhausgase die verbleibende Wärme in den Weltraum ab. „Diese beiden Faktoren führen zu einer langfristigen Abkühlung und Schrumpfung der oberen Atmosphäre,“ fügt Parker hinzu. „Das ist ähnlich wie bei einem Luftballon, den man in den Gefrierschrank legt – wenn die Temperatur sinkt, schrumpft der Ballon. Genau das passiert jetzt mit unserer Atmosphäre.“
Simulationen zeigen drastische Entwicklung
Die Wissenschaftler simulierten verschiedene Szenarien für das kommende Jahrhundert, darunter eines, in dem die Treibhausgaskonzentrationen auf dem Niveau des Jahres 2000 bleiben, sowie weitere Szenarien basierend auf den Prognosen des Weltklimarats (IPCC). Die Ergebnisse zeigen, dass ein Anstieg der Emissionen die Tragfähigkeit des erdnahen Orbits deutlich reduziert.
„Ohne Atmosphäre würde Weltraumschrott nahezu unendlich lange im Orbit bleiben“, sagt Parker. „Mit einer dünner werdenden Atmosphäre bleibt der Schrott länger dort und gefährdet aktive Satelliten. Um weitere Probleme zu vermeiden, müssen wir die Anzahl der von uns verursachten Trümmer reduzieren.“
Wenn die Satellitenkapazität in einer bestimmten Region überschritten wird, könnte dies laut der Studie zu einer „unkontrollierbaren Instabilität“ führen – eine Kaskade von Kollisionen, die so viel Schrott erzeugt, dass Satelliten dort nicht mehr sicher operieren können.
Steigende Nachfrage nach Satelliten erfordert neue Strategien
Mit dem schnellen Wachstum der Raumfahrtindustrie steigt auch die Nachfrage nach Satelliten in der Erdumlaufbahn. Im Jahr 2023 wuchs die Gesamtzahl aktiver Satelliten um 35 % – und dieser Trend wird sich voraussichtlich fortsetzen.
Die Forscher betonen, dass bereits heute vorausschauende Maßnahmen erforderlich sind, um eine nachhaltige Nutzung des Orbits sicherzustellen. „In den letzten fünf Jahren wurden mehr Satelliten gestartet als in den 60 Jahren davor zusammen“, so Parker. „Eine der zentralen Fragen ist, ob unser aktueller Kurs überhaupt nachhaltig ist.“
Wenn keine Maßnahmen getroffen werden, könnte der Klimawandel also nicht nur auf der Erde, sondern auch im All langfristige Folgen haben.
