Sonne lässt Weltraumschrott abstürzen – für Satelliten wird das zum Problem
Mehr Sonnenflecken lassen Weltraumschrott schneller absinken. Das erhöht Risiken für Satelliten und verteuert Raumfahrtmissionen.
Viele Sonnenflecken auf der Sonne erhöhen die Aktivität im All – dadurch sinkt Weltraumschrott schneller ab und das Kollisionsrisiko für Satelliten steigt. © NASA/Jenny Mottar
Ohne Satelliten sähe unser Alltag schnell alt aus: Wetterwarnungen kämen später, das Navi würde ungenauer, Internetverbindungen könnten wackeln. Doch ausgerechnet dort oben, wo diese Technik ihre Bahnen zieht, wird es immer voller. Alte Raketenstufen, kaputte Satelliten und winzige Trümmerteile rasen um die Erde – und jedes Teil kann zur Gefahr werden.
Jetzt zeigt eine neue Studie aus Indien: Nicht nur der Mensch macht Weltraumschrott gefährlich. Auch die Sonne mischt mit. Das Team um Ayisha M. Ashruf vom Space Physics Laboratory des Vikram Sarabhai Space Centre fand heraus: Wird die Sonne aktiver, heizt sie die obere Atmosphäre auf. Alte Satellitenreste verlieren dann schneller an Höhe und sinken Richtung Erde. Für Betreiber heißt das: mehr Rechnen, mehr Korrekturen, mehr Kosten.
Wie die Sonne Weltraumschrott Richtung Erde drückt
Die Sonne wechselt etwa alle elf Jahre zwischen ruhigeren und aktiveren Phasen. In aktiven Zeiten treten mehr Sonnenflecken auf. Das sind dunklere Bereiche auf der Sonnenoberfläche, in denen starke Magnetfelder wirken. Dann schickt die Sonne mehr ultraviolette Strahlung und geladene Teilchen ins All.
Diese Energie trifft auch die obere Atmosphäre der Erde, die Thermosphäre. Sie beginnt in rund 100 Kilometern Höhe und reicht bis etwa 1.000 Kilometer. Wird sie aufgeheizt, bläht sie sich weiter nach oben auf. Vereinfacht gesagt: Die dünne Luft reicht dann höher hinauf als sonst.
Für Satellitenreste macht das einen großen Unterschied. In ihrer Umlaufbahn treffen sie plötzlich auf etwas mehr Luftteilchen. Das klingt wenig, bremst die Objekte aber bei hoher Geschwindigkeit spürbar ab. Sie verlieren an Tempo, sinken auf tiefere Bahnen und kommen der Erde langsam näher. „Wir zeigen, dass Weltraumschrott um die Erde viel schneller an Höhe verliert, wenn die Sonne aktiver ist“, sagt Ashruf laut Frontiers.
Ende 2024 erreichte die Sonnenaktivität zuletzt einen Höhepunkt. Solche Phasen sind für Raumfahrtunternehmen besonders wichtig, weil sie dann viele Umlaufbahnen neu berechnen müssen.
Ab dieser Grenze wird Weltraumschrott deutlich schneller
Für seine Untersuchung wertete das Team die Bahnen von 17 alten Objekten im niedrigen Erdorbit aus. Sie kreisen in 600 bis 800 Kilometern Höhe um die Erde. Einige stammen noch aus den 1960er-Jahren. Für Forscher sind solche Trümmer besonders wertvoll. Anders als moderne Satelliten korrigieren sie ihre Bahn nicht selbst. Ihre Bewegung verrät deshalb recht direkt, wie sich die obere Atmosphäre verändert.
Für die Analyse nutzte das Team Flugbahndaten aus einem Zeitraum von 36 Jahren und verglich sie mit der Sonnenaktivität. Dazu gehörten auch Messwerte des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung in Potsdam zu Sonnenflecken sowie Funk- und UV-Strahlung der Sonne.
Überschreitet die Zahl der Sonnenflecken mehr als zwei Drittel ihres Maximums, verlieren die Objekte deutlich schneller an Höhe. „Zum ersten Mal sehen wir, dass dieser Höhenverlust ab einem bestimmten Niveau der Sonnenaktivität spürbar schneller passiert“, erklärt Ashruf. Die Forscher sprechen von einer Übergangsgrenze. Danach beschleunigt sich der Sinkflug deutlich.
Warum das für Starlink und andere Satelliten teuer wird
Besonders gefragt sind niedrige Erdumlaufbahnen zwischen 400 und 2.000 Kilometern Höhe. Dort fliegen Erdbeobachtungssatelliten, Wettersysteme und große Internet-Netzwerke wie Starlink.
Es sammelt sich aber auch besonders viel Weltraumschrott an. Alte Raketenstufen, kaputte Satelliten und kleine Metallteile kreisen oft jahrelang weiter. Schon ein einziges Teil kann schwere Schäden verursachen.
Gefährlich wird vor allem eine Kettenreaktion. Wenn zwei Objekte kollidieren, entstehen viele neue Trümmer. Diese können weitere Zusammenstöße auslösen.
Noch gibt es kaum funktionierende Systeme, um Weltraumschrott aktiv einzusammeln. Roboter für solche Missionen werden zwar getestet, doch bisher verlassen sich Betreiber vor allem auf präzise Bahnberechnungen.
Mehr Bahnkorrekturen kosten Treibstoff und Millionen
Auch funktionierende Satelliten sinken bei hoher Sonnenaktivität schneller ab. Betreiber müssen dann häufiger gegensteuern, damit ihre Systeme auf der geplanten Höhe bleiben. Das kostet Treibstoff. Und jeder zusätzliche Korrekturflug verkürzt oft die Lebensdauer einer Mission. Wer nahe eines Sonnenmaximums startet, muss deshalb mehr Reserven einplanen.
„Unsere Ergebnisse bedeuten, dass Satelliten – wie auch Weltraumschrott – bei bestimmten Sonnenaktivitäten schneller an Höhe verlieren. Dadurch werden mehr Bahnkorrekturen nötig“, so Ashruf.
Das hat direkte Folgen:
- Satelliten bleiben oft kürzer im Orbit
- Betreiber brauchen mehr Treibstoff
- Missionen werden teurer und schwerer planbar
Für Unternehmen und Raumfahrtagenturen geht es dabei schnell um Millionenbeträge.
Kurz zusammengefasst:
- Bei hoher Sonnenaktivität erwärmt sich die obere Erdatmosphäre, dehnt sich aus und bremst Weltraumschrott sowie Satelliten stärker ab. Dadurch verlieren sie schneller an Höhe und sinken Richtung Erde.
- Ab einer bestimmten Zahl von Sonnenflecken passiert dieser Höhenverlust deutlich schneller. Forscher fanden heraus, dass diese Grenze bei etwa zwei Dritteln des Sonnenflecken-Maximums liegt.
- Für Satellitenbetreiber bedeutet das mehr Bahnkorrekturen, höheren Treibstoffverbrauch und steigende Kosten. Alte Trümmerteile aus dem All helfen dabei, diese Risiken besser vorherzusagen.
Übrigens: Der Orbit wird nicht nur durch Weltraumschrott riskanter – auch künftige Energie-Laser für Solarstrom aus dem All könnten Satelliten gefährden. Warum fehlgeleitete Strahlen im erdnahen Orbit zum Problem werden können, lesen Sie in unserem Artikel.
Bild: © NASA/Jenny Mottar
