Forschung: Verglühende Satelliten - eine Gefahr für Klima und Umwelt
Aktuelle Prognosen zeigen, dass sich bis zum Jahr 2040 rund 60.000 Satelliten in der Erdumlaufbahn befinden könnten. Was einmal im erdnahen Orbit ist, kommt auch wieder herunter und verglüht in der Erdatmosphäre. Laut einem Forschungsteam(öffnet im neuen Fenster) kann dies negative Auswirkungen auf den Rückgang des Ozonlochs haben und zu weiteren klimaschädlichen Problemen führen.
Die meisten alten Satelliten werden entsorgt, indem ihre Flughöhe verringert wird. Beim Herabfallen verglühen sie dann. Dabei werden Verschmutzungen wie aerosolisiertes Aluminium in der Erdatmosphäre freigesetzt.
Bei einer kleinen Menge von Satelliten, die in der Vergangenheit auf diese Weise entsorgt wurden, war das noch problemlos. Bei der zunehmenden Menge an künstlichen Objekten, die fast täglich ins All geschickt werden, sieht das anders aus. Megakonstellationen wie Starlink von SpaceX oder die chinesische Internetsatellitenkonkurrenz Tausend Segel erhöhen die Anzahl von künstlichen Objekten in der erdnahen Umlaufbahn.
Die massenhafte Freisetzung von Aluminiumoxid
Deswegen simulierte das Forschungsteam die Auswirkungen der zunehmenden Emissionen von ausgedienten Satelliten. Jährlich sollen ab 2040 somit 10.000 Tonnen Aluminiumoxid freigesetzt werden. Das Team kommt auf diese Menge, weil es von etwa 3.000 ausrangierten Satelliten pro Jahr ausgeht, wenn sich im All eine Flotte von 60.000 künstlichen Objekten befindet.
Aluminium ist eines der wichtigsten Materialien für die Herstellung von Raketen und Satelliten, die genaue Menge ist aufgrund von Geschäftsgeheimnissen und fehlenden Offenlegungsvorschriften jedoch nicht bekannt. Die Schätzungen gehen weit auseinander, wobei die gängigste Spanne zwischen 35 und 45 Prozent liegt. Stratosphärisches Aluminium verbindet sich mit Sauerstoff zu Aluminiumoxid oder Tonerde; diese Verbindung kann durch eine Reihe chemischer Reaktionen zur Zerstörung der Ozonschicht beitragen.
Derzeit sind diese Auswirkungen auf die mittlere und obere Atmosphäre noch gering. Herabstürzende Satelliten erzeugten im Jahr 2022(öffnet im neuen Fenster) etwa 17 Tonnen Aluminiumoxid - doch auch das entspricht schon einer Steigerung von 30 Prozent gegenüber dem natürlichen Niveau.
Auswirkungen auf das Klima
Vollständig realisierte Megakonstellationen von 250 kg schweren Satelliten, die zu 30 Prozent aus Aluminium bestehen, könnten laut einer Studie aus dem Jahr 2024(öffnet im neuen Fenster) etwa 360 Tonnen Aluminiumoxid pro Jahr verursachen. Das ist wahrscheinlich genug, um die Ozonschicht zu schädigen.
Beim Wiedereintritt entsteht zudem extreme Hitze von bis zu 1.925 °C - hoch genug, um die Stickstoffmoleküle aufzuspalten, die 80 Prozent der Atmosphäre ausmachen. Gemeinsam mit Sauerstoff kann dadurch Stickstoffdioxid entstehen, das sogenannte NOx. Unter den entsprechenden Bedingungen kann ein NOx-Molekül ein Ozonmolekül zerstören, bevor es sich regeneriert und weiterzieht.
Das aktuelle Forschungsteam geht davon aus, dass sich das Wiedereintrittsmaterial in hohen Breitengraden ansammeln und zu Temperaturanomalien von bis zu 1,5 °C in der mittleren bis oberen Atmosphäre führen könne. Zudem könnte es zur Verringerung der Windgeschwindigkeiten und einem Ozonabbau kommen, was die Erholung des Ozonlochs gefährden könnte.
Zur Studie
Die Studie wurde am 21. März 2025 in der Fachzeitschrift Journal of Geophysical Research Atmospheres veröffentlicht: Investigating the Potential Atmospheric Accumulation and Radiative Impact of the Coming Increase in Satellite Reentry Frequency(öffnet im neuen Fenster) (Untersuchung der potenziellen atmosphärischen Akkumulation und der Strahlungsauswirkungen der bevorstehenden Erhöhung der Häufigkeit von Satellitenwiedereintritten).