Lichtverschmutzung: Satelliten ruinieren den Nachthimmel

Am dunklen Himmel über Chile entstehen normalerweise Bilder aus einer Tiefe, die kein Mensch mit bloßem Auge erfassen kann. Galaxien, ferne Planeten, lichtschwache Asteroiden: Moderne Teleskope sammeln jedes schwache Signal. Doch zwischen Erde und Universum drängen sich immer mehr helle Objekte. Millionen neue Satelliten könnten den Nachthimmel so stark aufhellen, dass Astronomen kaum noch ungestört ins All blicken können.

Die Europäische Südsternwarte ESO warnt vor den Folgen geplanter Satellitenflotten. Nach ihren Angaben liegen Anträge und Pläne für mehr als 1,7 Millionen zusätzliche Satelliten in der Erdumlaufbahn vor. Darunter sind extrem helle Objekte, die das Erscheinungsbild des Himmels verändern würden. Als Grenze nennt die ESO-Studie rund 100.000 schwach leuchtende Satelliten, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind.

Lichtverschmutzung durch Satelliten trifft Teleskope massiv

Seit 2019 ist die Zahl der Satelliten im Orbit stark gestiegen. Heute kreisen laut ESO mehr als 14.000 Objekte um die Erde. Einen großen Anteil daran haben Starlink-Satelliten von SpaceX. Das Unternehmen hat bereits versucht, seine Satelliten dunkler erscheinen zu lassen. Doch nun liegen Pläne für deutlich größere und teils hellere Satellitenflotten vor, darunter bis zu eine Million weitere SpaceX-Satelliten und spiegelartige Objekte von Reflect Orbital.

Olivier Hainaut, Astronom bei der ESO, sagt: „Bislang konnten wir die Situation bewältigen, aber es wird immer kritischer.“ Hainaut arbeitet seit mehr als 30 Jahren für die ESO. Seine Untersuchung wurde von Fachleuten begutachtet und zur Veröffentlichung in Astronomy & Astrophysics angenommen. Mit den aktuellen Anträgen sei „die Grenze dessen überschritten“, was die Astronomie verkraften könne.

SpaceX plant gewaltig nachzulegen

Besonders groß ist der geplante Ausbau bei SpaceX. Das Unternehmen will laut ESO eine Million weitere Satelliten für weltraumbasierte Rechenzentren starten. Dann wären über weite Teile der Nacht Hunderte Satelliten sichtbar, zeitweise sogar mehrere Tausend. Das entspräche ungefähr der Zahl der Sterne, die unter guten Bedingungen mit bloßem Auge zu erkennen sind.

Weitere Projekte würden die Lage verschärfen. Die Studie nennt unter anderem Cinnamon von E-Space sowie die chinesischen Systeme CTC-1 und CTC-2. Zusammen könnten sie Hunderttausende weitere Satelliten in niedrige Umlaufbahnen bringen. Für Teleskope entsteht dadurch ein praktisches Problem: Satelliten ziehen als helle Linien durch die Aufnahmen. Was dahinterliegt, verschwindet auf dem Bild.

Helle Spuren zerstören wertvolle Aufnahmen

„Von der Sonne beleuchtete Satelliten sind um ein Vielfaches heller als ferne Galaxien. Wenn ein Satellit unser Beobachtungsfeld kreuzt, hinterlässt er einen hellen Streifen auf der Aufnahme und überdeckt alles, was sich dahinter befindet“, erklärt Hainaut den Effekt. Bei großen Durchmusterungen wird daraus ein Dauerproblem. Teleskope nehmen Nacht für Nacht Tausende Himmelsfelder auf.

Am Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile könnten zwei Stunden nach Einbruch der Nacht Dutzende Satellitenspuren auf jedem Bild auftauchen. Die Studie nennt für dieses Szenario einen Verlust von bis zu 28 Prozent des nutzbaren Sichtfelds. Noch empfindlicher wäre das Vera-C.-Rubin-Observatorium in den USA. Schon etwas hellere Satelliten könnten viele Aufnahmen über mehrere Stunden pro Nacht unbrauchbar machen.

Spiegelsatelliten würden extrem hell leuchten

Noch auffälliger wären die Pläne des US-Start-ups Reflect Orbital. Das Unternehmen will sehr große, spiegelartige Satelliten starten, die nachts Sonnenlicht auf die Erde lenken. Die Lichtkegel am Boden hätten einen Durchmesser von mindestens fünf Kilometern. Ein Prototyp ist nach Angaben der ESO noch für dieses Jahr geplant. Bis 2035 soll die Flotte auf 50.000 Satelliten wachsen.

Diese Objekte wären laut ESO die hellsten Satelliten, die je in einer Umlaufbahn unterwegs waren. Direkt im Lichtkegel betrachtet, erschiene ein solcher Satellit viermal heller als der Vollmond. Selbst ohne direkten Strahl auf einen Beobachter wäre jeder einzelne so hell wie die Venus. Von einer lichtverschmutzten Stadt wie München aus betrachtet könnten diese Satelliten am Nachthimmel zu den einzigen sichtbaren „Sternen“ werden.

Auch der ganze Himmel hellt sich auf

Die Störung entsteht nicht nur durch einzelne Streifen auf Bildern. Schwache Satelliten erzeugen einen diffusen Lichtschleier. Helle Satelliten streuen ihr Licht zusätzlich in der Atmosphäre. Beides erhöht die Hintergrundhelligkeit des Nachthimmels. Die ESO-Untersuchung erfasst diese allgemeine Aufhellung erstmals genauer für große Satellitenkonstellationen.

Bei einer vollständigen Flotte von 50.000 Reflect-Orbital-Satelliten würde sich der Himmel insgesamt um das Drei- bis Vierfache aufhellen. Viele Objekte im All sind extrem lichtschwach. Dazu gehören ferne Galaxien, erdähnliche Planeten um andere Sterne und Asteroiden, die der Erde nahekommen. Je heller der Himmel wird, desto schwerer lassen sich solche Objekte finden.

ESO fordert klare Grenzen im Orbit

Hainaut hält eine Obergrenze für nötig. Bestehende und künftige Satelliten sollten zusammen bei höchstens 100.000 Objekten liegen. Außerdem müssten sie so dunkel bleiben, dass sie an einem wirklich dunklen Ort nicht mit bloßem Auge zu sehen sind. „Das ist kein starrer Grenzwert im Sinne von: 99.999 ist gut und 100.001 ist schlecht. Natürlich wären mir 50.000 lieber“, sagt Hainaut.

SpaceX und Reflect Orbital haben ihre Pläne bei der US-Behörde FCC eingereicht. Die ESO, die britische Royal Astronomical Society und die Internationale Astronomische Union haben dazu Stellung genommen. Betty Kioko von der ESO verweist auf mehr als 1.800 Kommentare zu Reflect Orbital und fast 1.500 zum SpaceX-Antrag. „Der Ball liegt nun bei der FCC“, sagt sie. Für die optische Astronomie sei die Entwicklung „eine existenzielle Bedrohung“.

Satellitenstarts belasten auch die Umwelt

Die ESO verweist zudem auf Folgen jenseits der Astronomie. Viele Satelliten erfordern viele Raketenstarts. Am Ende ihrer Lebensdauer verglühen sie in der Atmosphäre. Dabei entstehen zusätzliche Belastungen für die Luft. Auch sehr helle Satelliten können biologische Rhythmen und Umwelt stören, wenn sie die Nacht künstlich aufhellen.

ESO-Generaldirektor Xavier Barcons betont den Wert der Astronomie für Wissenschaft, Technik, Wirtschaft und Bildung. Die große Zahl geplanter Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen gefährde diese Leistungsfähigkeit. Hainaut formuliert es als Aufgabe für mehrere Disziplinen: „Mein Aufgabengebiet ist die Astronomie, daher quantifiziere ich die Effekte auf die Astronomie. Ich hoffe, dass Fachleute anderer Disziplinen die übrigen Auswirkungen in ihren jeweiligen Fachbereichen bewerten.“

Kurz zusammengefasst:

Die ESO warnt, dass geplante Satellitenflotten mit mehr als 1,7 Millionen zusätzlichen Objekten den Nachthimmel stark aufhellen könnten.
Helle Satelliten hinterlassen Streifen auf Teleskopbildern und erschweren die Suche nach fernen Galaxien, erdähnlichen Planeten und gefährlichen Asteroiden.
Als Schutzgrenze nennt die Studie höchstens 100.000 schwach leuchtende Satelliten, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind.

Übrigens: Während Millionen Satelliten den Nachthimmel immer heller machen, wächst im Orbit längst das nächste Problem: ausgediente Technik, Trümmerteile und knappe Rohstoffe kreisen weiter um die Erde. Forscher wollen Raumfahrt deshalb neu denken – mit Reparatur, Wiederverwendung und Recycling direkt im All. Mehr dazu in unserem Artikel.