Verfolgung von Satellitenabstürzen: Neue Erkenntnisse zur Luftverschmutzung

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Verfolgung eines abstürzenden Satelliten durch ein Flugzeug hat neue Erkenntnisse über die Prozesse geliefert, die beim atmosphärischen Zerfall von Satelliten entstehen. Diese Messungen helfen Wissenschaftlern, die Auswirkungen der Satellitenverschmutzung auf die Erdatmosphäre besser zu verstehen.

Die Verfolgung eines abstürzenden Satelliten durch ein Flugzeug hat neue Einblicke in die feurigen Prozesse geliefert, die den atmosphärischen Zerfall von Satelliten begleiten. Diese Messungen sind entscheidend, um die Auswirkungen der Satellitenverschmutzung auf die Erdatmosphäre besser zu verstehen. Im September letzten Jahres bestieg ein Team europäischer Wissenschaftler ein gemietetes Geschäftsflugzeug auf der Osterinsel, um den atmosphärischen Wiedereintritt von Salsa, einem der vier identischen Cluster-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), zu verfolgen. Das Flugzeug war mit 26 Kameras ausgestattet, um das kurze Ereignis in verschiedenen Lichtwellenlängen festzuhalten.

Die ersten Ergebnisse dieser einzigartigen Beobachtungskampagne wurden im April auf der Europäischen Konferenz über Weltraummüll in Bonn vorgestellt. Der Satellitenabsturz, ein meteorähnliches Ereignis, das weniger als 50 Sekunden dauerte, fand über dem Pazifik statt. Die Beobachtungen wurden durch das helle Tageslicht erschwert, was den Einsatz leistungsfähigerer Instrumente verhinderte, die detailliertere Ansichten geliefert hätten. Dennoch gelang es dem Team, neue Erkenntnisse über die Satellitenverbrennung zu gewinnen, ein wenig verstandenes und schwer zu untersuchendes Phänomen.

„Das Ereignis war eher schwach, schwächer als erwartet“, erklärte Stefan Löhle, Forscher am Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart. „Wir vermuten, dass der Zerfall des Satelliten Fragmente erzeugte, die viel langsamer waren als das Hauptobjekt und weniger Strahlung erzeugten.“ Nach dem ersten Zerfall in einer Höhe von etwa 80 Kilometern konnten die Forscher die Fragmentierung etwa 25 Sekunden lang aufzeichnen. Sie verloren die Spur der verblassenden Fragmente in einer Höhe von etwa 40 Kilometern.

Mit Filtern in verschiedenen Farben konnte das Team die Freisetzung verschiedener chemischer Verbindungen während der Verbrennung nachweisen, was Hinweise auf die Art der Luftverschmutzung gibt, die während des Satellitenverbrennungsprozesses entsteht. „Wir haben Lithium, Kalium und Aluminium nachgewiesen“, sagte Löhle. „Aber in diesem Stadium wissen wir nicht, wie viel davon als langfristige Luftverschmutzung in der Atmosphäre verbleibt und wie viel in Form winziger Tropfen auf die Erde fällt.“

Der Wiedereintritt von Satelliten ist ein wachsendes Anliegen für die globale atmosphärische Wissenschaftsgemeinschaft. Satelliten bestehen aus Aluminium, dessen Verbrennung Aluminiumoxid, auch bekannt als Tonerde, erzeugt. Wissenschaftler wissen, dass Tonerde den Ozonabbau auslösen und die Fähigkeit der Erde, Sonnenlicht zu reflektieren, verändern kann, was wiederum das thermische Gleichgewicht der Atmosphäre beeinflussen könnte.

Mit der Zunahme von Satellitenstarts fallen immer mehr Satelliten zur Erde zurück. Welche Nebenprodukte während der atmosphärischen Verbrennung entstehen, wird sich in den kommenden Jahren wahrscheinlich hoch über der Erde ansammeln. Die Auswirkungen dieser Satellitenverschmutzung sind jedoch noch nicht gut verstanden. Die Höhen, in denen Satelliten zerfallen, sind für meteorologische Ballons zu hoch, aber für Satelliten zu niedrig, um Proben zu nehmen.

Flugzeugverfolgungen, wie diejenige, die den Cluster Salsa-Wiedereintritt im letzten Jahr verfolgte, bieten die beste Chance, genaue Daten über die chemischen Prozesse zu sammeln, die während dieser Ereignisse ablaufen. Solche Kampagnen sind jedoch recht kostspielig und schwer durchzuführen. Bisher wurden nur fünf Raumfahrzeug-Wiedereintritte aus der Luft verfolgt; die vorherigen Fälle umfassten eine Ariane-Raketenstufe und drei Versorgungsfahrzeuge der Internationalen Raumstation.

Die von Löhle und seinen Kollegen erfassten Daten deuten darauf hin, dass die Titan-Kraftstofftanks des 550 Kilogramm schweren Cluster Salsa den Wiedereintritt überlebt haben und wahrscheinlich in den Pazifik gestürzt sind. Dies ist eine wichtige Information. Im Durchschnitt fallen laut einem Bericht der ESA jeden Tag drei Satelliten zur Erde zurück. Die meisten dieser Satelliten gehören zu SpaceX’s Starlink-Megakonstellation.

Das europäische Team analysiert weiterhin die Daten und hofft, ihre Beobachtungen mit Computermodellen abzugleichen, die weitere Einblicke in den Verlauf der Ereignisse während der Satellitenfragmentierung und der anschließenden Verbrennung bieten könnten. „Wir vergleichen, was wir gesehen haben, mit Modellen der Satellitenfragmentierung, um zu verstehen, wie viel Masse in welchem Stadium verloren geht“, sagte Jiří Šilha, CEO von Astros Solutions mit Sitz in der Slowakei, das die Beobachtungskampagne koordinierte.

Die Forscher hoffen, mehr Daten zu sammeln, wenn die drei Geschwister von Cluster Salsa – Rumba, Tango und Samba – 2025 und 2026 wieder eintreten. Das Satellitenquartett umkreist die Erde seit 2000 und misst das Magnetfeld des Planeten und seine Wechselwirkungen mit dem Sonnenwind. Alle diese Wiedereintritte werden jedoch auch tagsüber stattfinden, was bedeutet, dass die Forscher keine Spektroskopiemessungen erhalten können, die die chemischen Prozesse in der Fragmentierungswolke detaillierter aufzeigen könnten.

Unseren KI-Morning-Newsletter «Der KI News Espresso» mit den besten KI-News des letzten Tages gratis per eMail - ohne Werbung: Hier kostenlos eintragen!