Starlink-Satelliten warten auf ihre Aussetzung im Weltraum

Starlink-Satelliten erobern den Weltraum

Tesla-Gründer Elon Musk will mit dem Projekt Starlink schnelles Internet weltweit übers All erreichbar machen. Die ersten Satellitenpakete sind bereits in den Weltraum befördert und zeigen, dass ein Projekt solcher Größenordnung unerwartete Auswirkungen mit sich bringt. // Von Fabian Hardenbicker

Eine wandernde Lichterschnur sorgt momentan immer wieder für Aufsehen am Nachthimmel. Hierbei handelt es sich nicht etwa um UFOs oder einen Schwarm von Sternschnuppen, sondern um Satelliten des Projekts Starlink. Mit diesem will das US-Raumfahrtunternehmen SpaceX bis 2027 ein Netzwerk von bis zu 12.000 Satelliten für einen weltweiten Internetzugang aufbauen. Mittlerweile befinden sich bereits 540 der 260 Kilogramm schweren Kleinsatelliten in einer erdnahen Umlaufbahn.

Ihre flache Bauweise ermöglicht die Aussendung von 60 Stück je Mission, wovon zurzeit pro Monat ein bis zwei geplant sind. Die Satelliten haben einige Features an Bord, wie ein sternengeführtes Navigationssystem und ein Auto-Anti-Kollisionssystem. Eine Besonderheit ist der Ionen-Antrieb, der erstmalig im Weltraum verwendet wird. Nach ihrer Aussetzung im All können die Satelliten mit diesem selbständig ihre Endposition auf der Umlaufbahn erreichen und gegebenenfalls nachkorrigieren.

Breitband-Internetausbau übers All

Eine Internetversorgung in dünn besiedelten Regionen über Mobilfunk oder Kabel ist aufwendig und unrentabel. Einzige Alternative waren bisher Kommunikationssatelliten, die sich in 36 Kilometer Höhe in einer geostationären Umlaufbahn befinden. Diese sind durch ihre feste Position zur Erde dauerhaft zu erreichen. Der große Abstand führt aber zu hohen Signallaufzeiten, was schnelles Internet unmöglich macht. Umlaufbahnen nahe der Erde (engl. Low Earth Orbits) sind hier vorteilhafter, jedoch haben die Satelliten dann von der Erde aus gesehen keine feste Position am Himmel. Damit die Kommunikation aber nicht nur für ein bestimmtes Zeitfenster möglich ist, wird ein erdumspannendes Satellitennetzwerk notwendig. Zudem müssen die Satelliten untereinander kommunizieren, um die Verbindung bei Bedarf weiterzureichen.

Neben Starlink gibt es weitere Versuche solch ein Netzwerk an Satelliten für den weltweiten Breitband-Internetzugang aufzubauen. Ein Konkurrent war das in London ansässige Unternehmen OneWeb, welches aber an den hohen Kosten scheiterte und Insolvenz anmelden musste. Der kanadische Satellitenbetreiber Telesat plant in einem kleineren Rahmen von nur rund 300 Satelliten bis 2023. Das Projekt Kuiper von Amazon dagegen befindet sich noch in einem sehr frühen Stadium. Hier sind langfristig bis zu 3.200 Satelliten vorgesehen.

Regulierung von Satellitenaussendungen

Projekte solcher Größenordnungen sind bei den bisher geltenden Regularien für den Weltraum noch nicht ausreichend berücksichtigt. Im Wesentlichen gilt der sogenannte Weltraumvertrag von 1967, der im Grunde jedem Staat erlaubt, eine beliebige Anzahl an Satelliten in den Orbit zu bringen. Der jeweilige Staat haftet hierbei jedoch für mögliche Schäden, auch wenn es sich um kommerzielle Betreiber handelt. Mögliche Auswirkungen, verursacht durch Satelliten und insbesondere deren hohen Gesamtzahl, bleiben ungeregelt. Dabei steigt laut dem Amateur-Astronom Günter Bendt, Arbeitskreismitglied der Sternenwarte Aachen, die Gesamtzahl von etwa 6.000 Satelliten allein durch Starlink auf etwa 48.000 im Jahr 2030 an.

Infographic: LEO Satellites Fuel New Space Race | Statista

Verteilung aktiver Satelliten auf Länder und auf niedrige (bis 2.000 km Höhe), mittlere (von 2.000 bis 36.000 km Höhe), geostationäre (bei 36.000 km Höhe) sowie elliptische (nicht kreisrunde) Erdumlaufbahnen. // Quelle: Union of Concerned Scientists, Statista

Erhöhte Kollisionsgefahr durch Großprojekte wie Starlink

Die hohe Steigerung der Zahl an Satelliten im All durch solche Großprojekte verstärkt die Gefahr von Kollisionen in Zukunft erheblich. Erst Ende September 2019 kam es zu einem Zwischenfall unter Beteiligung eines Starlink-Satelliten. Dieser drohte dem europäischen Erdbeobachtungssatellit Aeolus der ESA gefährlich nahe zu kommen. Um das als hoch eingestufte Risiko einer Kollision zu vermeiden und mangels angemessener Reaktion seitens SpaceX, musste die ESA als Notfallmaßnahme einseitig ein Ausweichmanöver einleiten. Fraglich bleibt, ob der Starlink-Satellit mit seinem, gegenüber konventionellen eher trägen, Ionen-Antrieb hier überhaupt zeitnah hätte reagieren können. Dieses aktuelle Beispiel zeigt, wie notwendig gerade jetzt die Erneuerung von Regeln und Kommunikationsabläufen für den Weltraum ist.

Vermüllung des Weltraums

Eine noch viel größere Gefahr für mögliche Kollisionen droht generell jedoch durch Weltraummüll. Angefangen von Kleinstteilen bis hin zu aufgegebenen Satelliten hat sich in den letzten Jahrzehnten eine Unmenge an Objekten im Weltraum angesammelt. Die Starlink-Satelliten sollen sich deshalb mithilfe ihres eingebauten Ionen-Antriebs aktiv in Richtung Erde zurückbewegen können. Der dann erfolgende kontrollierte Wiedereintritt in die Erdatmosphäre ist nicht kritisch, so der Astrophysiker Dr. Manuel Metz. Da Satelliten dieser Größe vollständig verglühen würden, sieht der Weltraummüll-Experte vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) keine Gefährdung für Personen am Boden.

Studien zu Satelliten-Konstellationen ergäben, dass die Einwirkung auf den Weltraummüll nicht sehr groß ist. Ein mögliches Problem sei aber die Voraussetzung einer Funktionszuverlässigkeit von über 90 Prozent bis zum Ende der geplanten Lebensdauer der Satelliten. Denn bei vorzeitigem Ausfall kann es selbst bei erdnahen Umlaufbahnen noch bis zu fünf Jahre dauern, bis ein unkontrollierter Wiedereintritt erfolgt.

Diese Zunahme an Weltraummüll erhöht dann zudem die Wahrscheinlichkeit, dass nach einer Kollision der sogenannte Kessler-Effekt eintritt. Die Trümmerteile erzeugen immer weitere Zusammenstöße und so verstärkt sich die Zahl der Trümmer immer weiter. Das dann entstehende riesige Trümmerfeld würde eine Nutzung des Weltraums unmöglich machen.

Starlink hinterlässt helle Spuren am Sternenhimmel

Problematisch sind unter anderem die beim Projekt Starlink beobachteten Lichtreflektionen an den Satelliten bei Sonnenaufgang und -untergang. Diese erscheinen als Lichterschnur am Nachthimmel, wenn die Satelliten kurz nach ihrer Aussendung noch nah zur Erde sind. "Auch wenn die Satelliten, nachdem sie sich wie vorgesehen verteilt haben, lichtschwächer und für das bloße Auge kaum mehr sichtbar werden, stören ihre hellen Spuren bei teleskopischen Beobachtungen des Himmels", erläutert der Astronom Dr. Manfred Gaida vom DLR.

Speziell für weitwinklige Himmelsdurchmusterungen ausgelegte Observatorien könnten dabei bis zu 40 Prozent ihrer Messungen in den ersten und letzten Stunden einer Beobachtungsnacht verlieren, erklärt er weiter. Zu solchen Beobachtungen zählen auch die Erfassung und Überwachung von Asteroiden, die der Erde gefährlich nahekommen und diese bedrohen könnten.

Satelliten des Projekts Starlink ziehen über den Sternenhimmel

Satelliten des Projekts Starlink ziehen über den Sternenhimmel // Quelle: Steve Elliott, CC BY-SA 2.0, Flickr, Starlink 5 - 25th April 2020.

SpaceX hat die Warnungen der Fachastronomen wahrgenommen und Änderungen zur Reduzierung der Sonnenreflektion auf den Weg gebracht. So erhielt einer der Satelliten der achten Mission versuchsweise eine Art Sonnenvisier, genannt "Visor-Sat". Dieser schattet das Gehäuse und die hellen Antennen ab. Ein einfaches Abdunkeln der Antennen durch eine spezielle Beschichtung erzielte zuvor nicht ausreichend den gewünschten Effekt. Als weitere Maßnahme nehmen die Satelliten auf dem Weg zu ihrem endgültigen Orbit nun einen günstigeren Winkel zur Sonne ein. Zudem neigen sich die Solarpanel im aktiven Betrieb leicht weg.

Starlink und Folgen für die Natur

Eine zurzeit in der Öffentlichkeit noch wenig beachtete Thematik ist der mögliche Einfluss der beschriebenen Lichteffekte auf Lebewesen. Zugvögel und Insekten beispielsweise orientieren sich zum Teil am Sternenhimmel. Bei ihrer Reise in den Süden könnten insbesondere Zugvögel beeinträchtigt werden. Das Ausmaß der Beeinträchtigung lässt sich aber aufgrund fehlender umfassender Studien noch nicht abschätzen.

// Quelle: Steve Jurvetson, CC BY 2.0, Flickr , SpaceX Starlink Broadband Satellite Deployment over Earth.

SpaceX beschleunigt die Entwicklungen im Weltraum

Der Weltraum steht allen Staaten zur Verfügung und jegliche Auswirkungen betreffen naturgemäß meist den gesamten Erdball. Die steigende Zunahme an Satelliten insbesondere durch Megakonstellationen wie Starlink wirft neue Fragen und Probleme auf. Dies ruft förmlich nach einer Anpassung und Erweiterung der bestehenden Regulierungen, denen bei ihrem In­kraft­tre­ten vor rund 50 Jahren noch ganz andere Voraussetzungen zu Grunde lagen. Wie schnell die Großprojekte in der Realität ankommen zeigt die Bekanntmachung von SpaceX, dass schon im Sommer dieses Jahrs erste Anwendungstester zugelassen werden sollen.

Weitere Links zu Artikeln über SpaceX auf technikjournal.de:

Teaserbild: Starlink-Satelliten warten auf ihre Aussetzung im Weltraum // Quelle: Official SpaceX Photos, CC BY-NC 2.0, Flickr, Starlink Mission.

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Fabian Hardenbicker

 

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