Zum ersten Mal haben Forscher die Luftverschmutzung, die durch eine wieder eintretende SpaceX-Raketenstufe entsteht, nahezu in Echtzeit direkt beobachtet und gemessen. Dieser Durchbruch, der mit einem speziellen Laserinstrument namens LIDAR erreicht wurde, stellt einen bedeutenden Fortschritt beim Verständnis der Umweltauswirkungen des wachsenden Weltraummülls dar. Die Studie bestätigt, dass beim Wiedereintritt von Raumfahrzeugen erhebliche Mengen an Materialien – insbesondere Lithium – in die Atmosphäre freigesetzt werden, was Bedenken hinsichtlich langfristiger Auswirkungen auf das Klima und die Atmosphärenchemie aufkommen lässt.
Die Beobachtung: Eine Falcon-9-Fede über Europa
Am 20. Februar 2025 zerfiel die Oberstufe einer SpaceX Falcon 9-Rakete über Europa und verstreute Trümmer über ganz Polen. Forscher des Leibniz-Instituts für Physik der Atmosphäre in Deutschland nutzten die Gelegenheit, um die entstehende Schadstofffahne zu messen. Mit LIDAR stellten sie etwa 20 Stunden nach dem Verdampfen der Rakete nahe der irischen Küste einen zehnfachen Anstieg der Lithiumdichte in einer Höhe von etwa 60 Meilen (96 Kilometer) fest.
Das Team verifizierte seine Ergebnisse mithilfe von atmosphärischen Zirkulationsmodellen und bestätigte, dass die beobachtete Wolke mit der vorhergesagten Flugbahn der wieder eindringenden Trümmer übereinstimmte. Diese Überprüfungsmethode ist unerlässlich, da atmosphärische Bedingungen Schadstoffe schnell verteilen können, was eine genaue Rückverfolgung ohne ausgefeilte Modellierung schwierig macht.
Warum Lithium? Ein einzigartiger atmosphärischer Tracer
Die Forscher konzentrierten sich auf Lithium, da es in der Atmosphäre von Natur aus knapp ist. Dies macht es zu einem idealen Marker zur Identifizierung von Verschmutzungen durch vom Menschen verursachte Wiedereintritte. Laut Hauptautor Robin Wing können Raumfahrzeuge, insbesondere solche mit Aluminium-Lithium-Rümpfen und Lithiumbatterien, in einem einzigen Ereignis deutlich mehr Lithium beitragen als natürliche Quellen.
„Wir schätzen, dass eine einzelne Falcon-9-Rakete etwa 30 Kilogramm Lithium freisetzen kann, während natürliche Quellen weltweit nur etwa 80 Gramm pro Tag beitragen.“
Das wachsende Problem des Weltraummülls
Die zunehmende Anzahl von Satelliten im Orbit führt zu einem häufigeren Wiedereintritt von Weltraumschrott. Die Europäische Weltraumorganisation schätzt, dass täglich über drei Trümmerteile zur Erde zurückkehren und jährlich Hunderte Tonnen Material in die Atmosphäre freisetzen. Auch wenn die Menge dieser künstlichen Trümmer geringer ist als bei natürlichen Meteoriten, stellt sie aufgrund ihrer Zusammensetzung eine besondere Bedrohung dar.
Im Gegensatz zu natürlichen Weltraumgesteinen enthalten Raumfahrzeuge Materialien wie Aluminium und Lithium, die die Ozonschicht zerstören und das thermische Gleichgewicht der Atmosphäre verändern können. Insbesondere Aluminium reagiert schnell mit Sauerstoff und bildet Aluminiumoxid, ein bekanntes Ozonschädigungsmittel. Die direkte Messung von Aluminium ist aufgrund seiner schnellen Reaktionsgeschwindigkeit eine Herausforderung, aber Wissenschaftler wollen ihre Methoden für zukünftige Beobachtungen verfeinern.
Zukünftige Forschung und Implikationen
Das Leibniz-Team entwickelt nun ein fortschrittlicheres LIDAR-System, das mehrere Metallverbindungen gleichzeitig erkennen kann. Dadurch können sie genauer zwischen Verschmutzung durch Raumfahrzeuge und natürlichen Quellen unterscheiden.
Eloisa Marais, Professorin für Atmosphärenchemie am University College London, betont die Bedeutung dieser Forschung für die Verbesserung von Umweltmodellen. Eine genaue Modellierung ist entscheidend für die Beurteilung der tatsächlichen globalen Auswirkungen des Wiedereintritts von Raumfahrzeugen.
Die Studie bestätigt, was Wissenschaftler schon lange vermutet haben: Der Wiedereintritt von Weltraumschrott ist nicht umweltneutral. Diese direkte Beobachtung stellt eine entscheidende Grundlage für zukünftige Forschungen dar und unterstreicht die Notwendigkeit nachhaltiger Weltraumpraktiken, um die langfristigen Auswirkungen der Orbitalverschmutzung abzumildern.
