Aufräumen im Orbit

Der Schuss muss sitzen

Harpunen und Netze gelten als naheliegende Methoden. Sie treffen das Ziel aus sicherer Distanz und verankern es mechanisch – eine robuste Lösung, die im Prinzip einfach erscheint. Doch der Schuss muss sitzen: Verfehlt die Harpune ihr Ziel oder reißt das Netz, können abgerissene Teile selbst neue Trümmer erzeugen. Einen zweiten Versuch gibt es nicht.

Roboterarme wirken kontrollierter: Sie docken direkt an und halten das Objekt fest. „Der Vorteil ist, dass man mehrmals ansetzen kann“, erklärt Enrico Stoll, Professor für Raumfahrttechnik an der TU Berlin. „Aber der Arm muss wissen, wo er greifen soll – und ein taumelnder Satellit macht das enorm komplex.“ Oft gibt es nur wenige stabile Andock-Punkte, etwa den alten Adapterring, mit dem das Objekt einst auf die Rakete montiert war.

Die Praxis zeigt, wie schwierig das ist. Schon 1997 testete Japan mit ETS7 das automatische Andocken im Orbit – ein Meilenstein der Raumfahrtrobotik. Später folgte Europas „RemoveDebris“-Mission, die ein Netz und eine Harpune im Orbit erprobte. Das Konzept funktionierte, aber die Ziele waren klein und für die Demonstration eigens mitgebracht. „ClearSpace1“, eine geplante ESA-Mission, soll erstmals ein echtes Schrottteil einfangen und kontrolliert zum Verglühen bringen. Doch dieses Projekt ist bereits mehrfach verschoben worden und soll frühestens zum Ende des Jahrzehnts starten.

Private Müllabfuhr

Unternehmen in privater Hand wie Astroscale aus der japanischen Hauptstadt Tokio verfolgen ebenfalls ambitionierte Pläne: Ihre „ELSA“-Satelliten sollen Magnetkupplungen nutzen, um ausgediente Satelliten wieder einzusammeln. Die Technik wird derzeit in mehreren Demonstrationen getestet – ein Beispiel dafür, dass Müllbeseitigung längst nicht mehr nur staatliche Aufgabe ist.

Doch all diese Konzepte teilen ein Problem: Sie müssen auf Objekte treffen, die mit bis zu acht Kilometern pro Sekunde unterwegs sind und dabei oft unkontrolliert taumeln. Diese relative Bewegung zu berechnen, Andockpunkte auszumachen und das Manöver sicher durchzuführen, gilt als eine der größten technischen Herausforderungen – und jeder Fehlschlag könnte das Problem verschlimmern. Dazu kommen die Kosten: Hunderte Millionen Euro pro Mission sind keine Seltenheit, was eine Müllabfuhr in Serie bislang verhindert.

Während Harpunen und Netze mit Gewalt arbeiten, baut ein neuer Ansatz auf Feinfühligkeit – inspiriert von der Natur. Die Füße eines Geckos können selbst an glatten Flächen haften und sich wieder lösen. Dieses Prinzip überträgt Enrico Stoll mit seinem Team an der Technischen Universität Berlin auf den Orbit. „Wir haben alle ein Bild im Kopf, bei dem Geckos an Glaswänden hochlaufen“, sagt er. „Ihre Füße haften durch winzige Härchen, die sich an Oberflächen schmiegen. Das lässt sich mit modernen 3D-Druckverfahren nachbilden.“ Das Ergebnis sind trockenadhäsive Pads, die ohne Klebstoff haften und sich mehrfach an- und abdocken lassen – ideal, um Solarpaneele zu greifen, die fast jeder Satellit besitzt.

Stabilisierung mit Gecko-Hafttechnik

Erste Versuche liefen bereits auf der Internationalen Raumstation: mit kleinen Pads, die sich an Plexiglasflächen hefteten und wieder lösten. Der nächste Schritt setzt auf winzige Satelliten, die solche Haftflächen autonom testen – und Hunderte von Zyklen des Andockens im Weltraum, um die Langzeittauglichkeit zu prüfen. Der Vorteil: Mit diesen Mini-Helfern ließe sich ein taumelnder Satellit zunächst stabilisieren, bevor dann große Roboterarme oder Schleppsysteme die Arbeit übernehmen. Enrico Stoll sieht darin einen Weg, um das Aufräumen billiger und sicherer zu machen – ohne jedes Mal ein rund 100 Millionen Euro teures Spezialraumschiff hochschicken zu müssen.

Schließlich gibt es noch eine Idee, die wirkt, als sei sie direkt aus einer Episode der Weltraumabenteuer-Serie Star Trek gefallen: ein Traktorstrahl, der Trümmer nicht packt, sondern aus der Ferne anzieht – ganz ohne Berührung. Was sich nach Science-Fiction anhört, wird bereits in ersten Experimenten erprobt. Doch womit die „Enterprise“ aus der TV-Serie ganze Raumschiffe einfängt, ist in der Realität bislang nur ein zartes Kräftespiel: geladene Teilchen, die einen Satelliten anziehen oder abstoßen. Die Idee nennt sich „Ion Beam Shepherd“ und funktioniert so: Ein Satellit schießt Ionenstrahlen auf ein Trümmerstück, lädt es dadurch elektrisch auf und erzeugt so eine kontrollierte Anziehungskraft. „Das klingt in der Theorie überzeugend“, sagt Stoll. „Aber praktisch ist es kompliziert: Man muss das Ziel sehr genau treffen, die Energieversorgung ist anspruchsvoll – und es wurde noch nicht im Orbit getestet.“

Der Vorteil liegt auf der Hand: Es besteht kein physischer Kontakt und damit keine Gefahr, ein rotierendes Objekt zu zerreißen. Doch bevor daraus eine echte Müllabfuhr wird, sind noch viele Fragen zu beantworten – etwa der Steuerbarkeit und zur Reichweite. Für große, massive Objekte wird der Strahl wohl zu schwach bleiben; für kleinere Teile dagegen könnte er künftig eine elegante Ergänzung sein. So oder so zeigt der Ansatz, wie breit die Ideenpalette inzwischen ist: von klassischen Fallen bis zu bioinspirierten oder sogar an Science-Fiction erinnernden Lösungen. Die Suche nach der perfekten Müllabfuhr im All hat erst begonnen.

Reparieren statt wegwerfen

Ein verwaister Satellit treibt über der Erde – längst abgeschaltet, seine Solarzellen gealtert, der Treibstofftank leer. In der alten Raumfahrtlogik wäre er Schrott, ein Fall für die Müllabfuhr. Doch in einer neuen Logik ist er ein Patient: ein Objekt, das man anfliegen, betanken oder sogar reparieren kann. Ausgediente Hardware bekommt ein zweites Leben – direkt im All.

Diese Idee trägt den Namen On-Orbit-Servicing. Statt Müll einzusammeln, verlängert sie Lebenszyklen: durch eine frische Treibstofffüllung, neue Module oder ausgetauschte Kameras. „Warum einen funktionierenden Satelliten wegwerfen, wenn nur die Kamera alt ist?“, fragt Enrico Stoll. „Dann tauschen wir diese eben aus.“

Erste Beispiele aus der Praxis gibt es längst: In den USA hat Northrop Grumman mit seinem Mission Extension Vehicle zwei große Kommunikationssatelliten in einem geostationären Orbit gerettet. Das Servicemodul dockte an, übernahm die Lageregelung und verschob den Satelliten schließlich in seine korrekte Position – eine Art Abschleppdienst im All. Für Betreiber kann das Millionen sparen, weil der Betrieb wertvoller Satelliten um Jahre verlängert wird. Europa zieht nun nach. Im Rahmen mehrerer Forschungsinitiativen wird derzeit an universellen Andock-Adaptern gearbeitet, die Daten, Strom oder Treibstoff übertragen können – quasi „USB-Stecker fürs All“. Solche Schnittstellen sollen künftig standardisiert werden, damit Servicemodule unabhängig vom Hersteller andocken können. Die Europäische Weltraumorganisation ESA testet entsprechende Konzepte in vergleichsweise kleinen Technologieprogrammen. Auch einzelne Universitäten und Start-ups entwickeln Prototypen, die nicht nur für Treibstoff, sondern auch für modulare Upgrades nutzbar wären – etwa neue Kameras oder leistungsfähigere Batterien. Auch das iBOSS-Konzept der TU Berlin gehört zu diesen modularen Ideen: Es konzipierte Satelliten als Baukastensystem – kleine, austauschbare Einheiten statt fest verbauter Systeme. Das Projekt ist zwar abgeschlossen, hat aber Spuren hinterlassen: Die Idee der modularen Satelliten lebt in verschiedenen Forschungsansätzen und in Ausgründungen wie der iBOSS GmbH weiter.

Werkstatt und Tankstelle im All

Der nächste Schritt könnte ein orbitaler „Service-Hub“ sein – eine Art Werkstatt und Tankstelle im All. Dort könnten kleinere Servicesatelliten – ähnlich wie Drohnen – stationiert werden, die Satelliten inspizieren, kleinere Reparaturen erledigen oder Treibstoff nachfüllen. Experten sehen darin ein mögliches Szenario für die 2030er-Jahre, wenn erste große Infrastrukturen im erdnahen Orbit entstehen.

Allerdings: Die Technik allein reicht nicht – ein Markt muss entstehen. Für teure Satelliten wie die Sentinel-Flugkörper des europäischen Programms Copernicus oder die Schwergewichte für die Telekommunikation ist eine Wartung wirtschaftlich attraktiv. Bei Billig-Megakonstellationen dagegen rechnet es sich oft nicht: Hier ist Wegwerfen und Neubauen billiger, weil jeder Satellit nur wenige Millionen kostet. „Da prallen zwei Philosophien aufeinander“, sagt Stoll. „Nachhaltigkeit einerseits – schnelle Serienproduktion andererseits.“

Politisch könnte Europa hier eine Vorreiterrolle spielen. Manuel Metz vom DLR sieht On-Orbit-Servicing als Schlüssel für nachhaltige Raumfahrt: Wer Satelliten von vornherein wartbar baut, kann Müll vermeiden, bevor er entsteht. Agenturen wie die ESA verankern deshalb Wartungsanforderungen zunehmend in ihren Verträgen mit der Industrie – ähnlich wie bei Müllvermeidungsrichtlinien. So entsteht ein neues Bild vom Orbit: nicht mehr Friedhof für alte Technik, sondern Werkstatt, in der Reparaturen und Upgrades zur Routine werden könnten. Und vielleicht liegt genau hier der Schlüssel, um die Müllproblematik langfristig zu entschärfen – und für die Frage, wie nachhaltig Raumfahrt in Zukunft sein will: Wegwerfgesellschaft oder Kreislaufwirtschaft im All?

Gefragt sind Politik und Markt

Auf technischer Ebene gibt es längst Ideen, um den Orbit aufzuräumen – von Harpunen bis Geckofüßen. Doch noch fehlt etwas Wichtiges. „Es gibt keine international bindenden Regeln zur Vermeidung von Weltraumschrott“, sagt Metz. „Nur High-Level-Empfehlungen der Vereinten Nationen.“ Jede Nation ist derzeit nur für ihren eigenen Müll verantwortlich. Und wer hinter sich nicht aufräumt, kann dafür bisher kaum belangt werden. Das ist ein Problem in einem Raum, den alle gemeinsam nutzen – und der sich nur durch internationale Zusammenarbeit schützen lässt.

Eine der wenigen Plattformen, die zumindest technische Maßnahmen koordinieren, ist das Inter-Agency Space Debris Coordination Committee – ein Zusammenschluss von 13 Raumfahrtagenturen, der Richtlinien und Empfehlungen für die Vermeidung von Weltraummüll erarbeitet. Metz bringt dort die deutsche Perspektive ein und wirkt an den internationalen Empfehlungen mit.

Doch während solche technischen Empfehlungen existieren, fehlen auf politischer Ebene nach wie vor bindende Abkommen – sie scheitern bisher an unterschiedlichen Interessen: Raumfahrtnationen fürchten, sich selbst zu fesseln. Und aufstrebende private Akteure sehen keinen Anreiz darin, strengere Regeln zu akzeptieren. Der Weltraumvertrag von 1967 sollte solche Angelegenheiten eigentlich verbindlich regeln. Doch um heutigen Realitäten wie Megakonstellationen oder der privaten Raumfahrt gerecht zu werden, ist er schlicht zu grob. Denn der Vertrag stammt aus einer Zeit, in der nur wenige Nationen überhaupt Raumfahrt betrieben und private Akteure kaum eine Rolle spielten. Haftungsfragen oder Vorgaben zur Entsorgung von Schrott finden sich darin nicht – damals war Müll im All schlicht kein Thema. Doch heute umkreisen Tausende Satelliten von privaten Betreibern die Erde, Megakonstellationen wie das Netzwerk Starlink füllen den Orbit, und die alten Regeln greifen ins Leere.

Eine Müllgebühr für die Raumfahrt?

Europa versucht, wenigstens im eigenen Einflussbereich Standards zu setzen. So hat die ESA mit ihrer „Zero Debris Charter“ strengere Richtlinien beschlossen, nationale Agenturen wie die Deutsche Raumfahrtagentur am DLR oder die französische CNES schreiben Müllvermeidungsmaßnahmen inzwischen in ihre Verträge mit der Industrie. Doch bis diese Regeln weltweit greifen, wird es dauern. Hinzu kommt der finanzielle Aspekt: Selbst wenn Technik verfügbar ist, fehlen Geschäftsmodelle. „Vielleicht braucht es so etwas wie eine Müllgebühr im Orbit – und einen ADAC im All“, meint Enrico Stoll augenzwinkernd. Erst wenn Müllentsorgung verlässlich vergütet wird, könnte daraus ein Markt entstehen – und das Aufräumen zur Routine werden.

Noch ist der Orbit kein verlorener Ort. Die Technik zum Aufräumen ist da, Ideen für nachhaltige Nutzung liegen vor – von Mülljägern bis zu orbitalen Werkstätten. Was fehlt, ist der Wille, sie konsequent einzusetzen. „Mein Wunsch ist, dass wir im Orbit ein funktionierendes Ökosystem schaffen“, sagt Manuel Metz, „weg von der Wegwerfgesellschaft, hin zu nachhaltiger Nutzung“ – ein Kreislauf, in dem alte Satelliten nicht Müll sind, sondern Rohstoffe oder Patienten, die „kuriert“ werden können. Der Berliner Forscher Enrico Stoll denkt pragmatisch: „Wenn wir uns den Zugang zum All nicht verbauen wollen, müssen wir aufräumen, das wird Alltag werden.“

Im besten Fall könnte der Orbit in 20 Jahren wirken wie ein funktionierendes Stadtviertel: mit Servicedrohnen, die Satelliten inspizieren, und „Tankstellen“, an denen sich Raumfahrzeuge mit Treibstoff oder Ersatzteilen versorgen. Mülljäger sammeln Schrottbrocken ein, während modulare Satelliten sich selbst reparieren oder aufrüsten lassen. Es ist die Vision eines Alltags, in dem Aufräumen im All so selbstverständlich ist wie die Straßenreinigung auf der Erde. Vielleicht formiert sich die nächste Umweltbewegung nicht auf der Erde, sondern 500 Kilometer darüber: im Orbit, der nicht zur Sperrzone wird, sondern zur Werkstatt der Zukunft. ■