Weltumspannende Netze aus tausenden Mini-Satelliten, sogenannte Megakonstellationen, sollen in Zukunft für Breitband-Internet an jedem Ort der Erde sorgen. Unternehmen wie SpaceX und Amazon schießen dazu mehr und mehr Internet-Satelliten in den erdnahen Orbit. Kritische Stimmen warnen unter anderem vor Kollisionen mit anderen Satelliten, Störungen von Teleskopbeobachtungen sowie großen Mengen neuen Weltraumschrotts – gerade angesichts der kurzen Lebensdauer der Mini-Satelliten von gerade mal etwa fünf Jahren. Ein weiterer Kritikpunkt: Wenn ausgediente Satelliten in der Erdatmosphäre verglühen, setzen sie verschiedene Schadstoffe frei. Das Ausmaß und die Folgen waren allerdings bisher schwierig abzuschätzen.
Gefährliches Aluminiumoxid
Ein Team um José Ferreira von der University of Southern California in Los Angeles hat nun anhand von detaillierten Simulationen gezeigt, was mit den Materialien eines abstürzenden Satelliten geschieht, wenn er in der Atmosphäre verglüht. „Wir haben herausgefunden, dass der Absturz eines typischen kleinen 250-Kilogramm-Satelliten etwa 30 Kilogramm Aluminiumoxid-Nanopartikel erzeugen kann, die jahrzehntelang in der Atmosphäre verbleiben können“, berichtet das Team. Allein die Satelliten, die im Jahr 2022 in der Atmosphäre verglüht sind, haben dieser Schätzung zufolge rund 17 Tonnen Aluminiumoxid-Nanopartikel freigesetzt.
Die meisten Partikel entstehen in der Mesosphäre, rund 50 bis 85 Kilometer über der Erdoberfläche. Aufgrund ihres sehr geringen Gewichts sinken sie nur langsam ab. Kritisch wird es, wenn diese Teilchen in die Stratosphäre gelangen. Dort befindet sich in einer Höhe von etwa 20 bis 30 Kilometern die Ozonschicht. Hier wirkt das Aluminiumoxid als Katalysator: An der Oberfläche der Nanopartikel reagiert das Ozon mit Chlorverbindungen in der Atmosphäre. Dabei laufen ähnliche Reaktionen ab wie zwischen Ozon und Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW), die in den 1980er Jahren das Ozonloch verursachten. Seit die Verwendung von FCKWs 1987 verboten wurden, erholt sich die Ozonschicht – doch die Satelliten-Megakonstellationen könnten diese Entwicklung wieder umkehren.
Problem für Jahrzehnte
Da die Aluminiumoxide bei der Ozon-Reaktion nicht verbraucht werden, können sie Jahrzehnte lang in der Atmosphäre verbleiben, bis sie schließlich zur Erde gesunken sind. Die geringe Absinkgeschwindigkeit sorgt dadurch für eine schleichende Anreicherung dieser Partikel. Es könnten daher mehrere Jahre bis Jahrzehnte vergehen, bevor wir die Auswirkungen der heute verglühenden Satelliten zu spüren bekommen und die Ozonkonzentration merklich sinkt, wie das Team erklärt. Bis dahin werden aktuellen Plänen zufolge bereits tausende weitere Satelliten in den Orbit geschossen worden sein – und ebenfalls nach wenigen Jahren verglühen.
