Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Zunahme von Megasatelliten-Konstellationen möglicherweise zur Luftverschmutzung beiträgt, die über das bereits besorgniserregende Problem des Weltraumschrotts hinausgeht. Die Studie hebt die potenziellen Schäden für die Erdatmosphäre durch wieder eintretende Raumfahrzeuge und Raketenstufen sowie das erhöhte Risiko hervor, dass Weltraummüll auf den Planeten trifft.
Laut einer Preprint-Studie auf ArXiv bringen wieder eintretende Raumfahrzeuge erhebliche Mengen an Material in die Mesosphäre und die untere Thermosphäre ein, was möglicherweise die Ozonschicht der Erde schwächt. Während die Studie noch auf ein Peer-Review wartet, ergänzt diese Forschung eine wachsende Anzahl akademischer Untersuchungen zu den Umweltauswirkungen zunehmender Weltraumaktivitäten. Die Studie unterscheidet zwischen „Weltraummüll“, definiert als eingehendes, von Menschen hergestelltes Material und dessen Auswirkungen auf die Erdatmosphäre, und Weltraumschrott, der sich in der Umlaufbahn befindet.
Die Forschung, die von Wissenschaftlern der Technischen Universität Braunschweig geleitet wurde, deutet darauf hin, dass wieder eintretende "Übergangsmetalle" wie Titan und Kupfer – die häufig in Raumfahrzeugen und Raketenstufen verwendet werden – "langfristige negative Auswirkungen auf die Atmosphäre wie Ozonabbau, Strahlungseffekte und Veränderungen der Wolkenbildung auslösen können, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden". Das Papier weist auch auf die Verwendung von Edelstählen und Aluminium in der Weltraumhardware hin, wobei die Wissenschaftler weitere Studien zu den potenziellen Auswirkungen von Aluminium vorschlagen.
Leonard Schulz, ein Forscher an der Technischen Universität Braunschweig, betonte die Notwendigkeit, das Ausmaß des Problems zu verstehen, einschließlich der Identifizierung von Weltraummüll, der den Wiedereintritt überlebt und auf die Erde trifft. „Der Anstieg des Materials, das in die Erdatmosphäre eingebracht wird, ist wirklich beispiellos“, sagte Schulz gegenüber SpaceNews. „Wir sehen jetzt die ersten Auswirkungen einer neuen Ära in der Raumfahrt, der Ära der großen Satellitenkonstellationen. Die Forschung muss sich wirklich auf die möglichen Auswirkungen konzentrieren, die diese Substanzen auf die Ozonschicht haben können“, sagte er.
Schulz merkte an, dass die damit verbundenen Risiken trotz des weiteren Forschungsbedarfs erheblich sind. Die Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass sich der Zustrom von "Weltraummüll" zwischen 2020 und 2024 mehr als verdoppelt hat, was hauptsächlich auf Materialien aus Raumfahrzeugen zurückzuführen ist. Die Umweltauswirkungen des Wiedereintritts von Raumfahrzeugen übersteigen mittlerweile die von Meteoriten. „Dies zeigt, dass der Beginn des Zeitalters der großen Satellitenkonstellationen der treibende Faktor für den vermehrten Wiedereintritt von Weltraummüll in die Atmosphäre ist“, heißt es in dem Papier. „Dieses unkontrollierte Experiment an unserer Atmosphäre fortzusetzen, ist nicht ratsam“, sagte Schulz. „Wir sollten daran arbeiten, die Masseneinbringung in die Atmosphäre jetzt zu verringern und gleichzeitig die Möglichkeit zu erhalten, den Weltraum weiterhin zu nutzen und zu erforschen.“
Schulz plädiert für eine Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern und Industrie, um diese Ziele zu erreichen, und erklärt: „Ein erster Schritt ist der Datenaustausch, beispielsweise über die Zusammensetzung von Raumfahrzeugen. Während uns einige Branchenvertreter durch die Weitergabe solcher Daten immens geholfen haben, sind viele nicht bereit, dies zu tun.“
Schulz beteiligte sich auch an einer separaten Studie unter der Leitung von Robin Wing vom Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik, die den unkontrollierten Wiedereintritt einer SpaceX Falcon 9 Oberstufe untersuchte. Diese Studie konzentrierte sich auf die Verschmutzung, die durch den Wiedereintritt verursacht wurde, und verfolgte eine Wolke aus Lithiumdampf, nachdem die Stufe über Mitteleuropa zerfallen war. Die Forscher fanden "starke Beweise", die die Lithiumwolke mit dem Falcon 9-Ereignis in Verbindung brachten, was die Besorgnis untermauert, dass der Weltraumverkehr die obere Atmosphäre verschmutzen könnte. „Dieser Befund untermauert die wachsende Besorgnis, dass der Weltraumverkehr die obere Atmosphäre auf noch nicht vollständig verstandene Weise verschmutzen könnte“, schlussfolgerten Wing und seine Mitautoren in dem Papier. „Das anhaltende Wachstum von Satellitenstarts und -wiedereintritten könnte zu kumulativen Effekten führen, mit Auswirkungen auf die langfristige Zusammensetzung der Atmosphäre und Klimawechselwirkungen.“
Wings Team entwickelt derzeit ein neues Multi-Metall-Weltraumschrott-Lidar-System, um verschiedene Elemente in der Mesosphäre zu verfolgen. „Wir hoffen, dass wir durch langfristige Beobachtungen der Lithium/Natrium-Verhältnisse feststellen können, welchen Einfluss der Wiedereintritt von Weltraummüll auf die Atmosphäre hat.“ Das Lidar wird auch die systematische Untersuchung anderer Metalle ermöglichen, darunter Kupfer, Titan und Aluminium, die möglicherweise mit der Raumfahrtindustrie in Verbindung stehen.
Wing räumte die Schwierigkeit ein, die Auswirkungen auf den Planeten endgültig zu beurteilen: „Einfach ausgedrückt, wir wissen noch nicht genug. Es ist noch viel mehr Forschung erforderlich. Ich würde jedoch sagen, dass eine realistische Besorgnis um die Chemie der mittleren Atmosphäre besteht“, sagte Wing, „insbesondere um die Ozonschicht, mit der Einführung so vieler Materialien und Elemente, die nicht natürlich in der Atmosphäre vorkommen.“ Er hob auch die Auswirkungen von Raketenabgasen auf die Atmosphäre hervor. „Die Einbringung von Wasserdampf, Treibstoff, Trümmern und anderen Elementen, die mit Raketenstarts verbunden sind, könnte zu einem erheblichen Problem werden, wenn sich die derzeitigen Starttrends fortsetzen“, sagte Wing.