Es wird enger für Satelliten

Hunderte Kilometer über dem Erdboden umkreisen mehr als 10 000 Satelliten die Erde. Dazu gesellen sich abertausende Trümmer – ein stetig wachsendes Risiko für die Sicherheit der Satelliten. Und die Gefahr für Kollisionen wird sogar noch zunehmen, warnt ein Forschungsteam in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Sustainability“: Verantwortlich dafür ist, dass durch die Erderwärmung eine der oberen Schichten der Atmosphäre schrumpft.

In rund 30 bis 1000 Kilometern Höhe befindet sich der sogenannte low earth orbit, kurz LEO. Dort umrunden unter anderem Wetter- oder Erdbeobachtungssatelliten die Erde – noch innerhalb der Atmosphäre in einer Thermosphäre genannten Schicht. Die Teilchen dieser Atmosphärenschicht erzeugen Reibung, die Satelliten und Trümmer abbremst und sie schließlich abstürzen lässt. Hier wirkt sich auch Kohlendioxid aus: Während sich die Atmosphärenschichten darunter aufheizen, da Kohlendioxid von der Erde abgestrahlte Infrarotstrahlung blockiert, kühlt die Thermosphäre ab – und schrumpft: „Der Himmel fällt auf der Zeitskala von Jahrzehnten quasi in sich zusammen“, sagt William E. Parker vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge.

Wie sich das in den kommenden Jahrzehnten auf den Platz für Satelliten auswirken könnte, bezifferte er nun mit seinem Team. Dazu nutzten sie Klimamodelle und Berechnungen, wie lange Trümmer im Orbit verbleiben. Wie Parker erläutert, sind in der schrumpfenden Thermosphäre auch weniger Teilchen vorhanden. Dadurch werden Satelliten und Trümmer weniger durch Reibung an der Luft abgebremst und können länger auf ihrer Bahn verbleiben – und aufeinanderprallen.

Nicht mal halb so viel Platz

Das hat drastische Folgen: Sollte es der Menschheit gelingen, die CO₂-Emissionen bis 2070 zu stoppen, wird die Thermosphäre um rund 20 Prozent schrumpfen. Deutlich gravierender ist der Effekt, wenn die CO₂-Emissionen auf einem ähnlich hohen Niveau wie heute bleiben. Dann könnte sich die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre verdoppeln. Satelliten in den Umlaufbahnen des low earth orbit stünden dann halb oder sogar nur ein Drittel so viel Platz wie heute zur Verfügung, weil Schrott und ausgediente Satelliten nicht abstürzen und den Platz blockieren.

Bei diesen Berechnungen beachtete das Team auch die Aktivität der Sonne, die in einem elfjährigen Zyklus schwankt. Ist sie auf einem Höchststand, wärmt sich die Thermosphäre auf und schrumpft nicht. Trümmer sinken dann durch stärkere Reibung schneller ab und verglühen. Ist die Sonne weniger aktiv, geschieht jedoch das Gegenteil: Die Thermosphäre kühlt ab und schrumpft. Dann verbleiben Trümmer länger im Orbit. Im Zuge des Klimawandels verschieben sich auch diese Schwankungen und die Thermosphäre würde in Zeiten geringer Sonnenaktivität noch stärker schrumpfen als heute.