Aufräumen unseres kosmischen Hinterhofs

Unter Weltraumschrott versteht man die große Menge menschengemachter Objekte, die zurückgelassen werden und die Erde umkreisen. Zu diesen Objekten gehören alte Satelliten, verbrauchte Raketenstufen, Fragmente von Kollisionen und sogar winzige Farbflecken. Da die Weltraumforschung und der Einsatz von Satelliten im Laufe der Jahrzehnte zugenommen haben, hat auch die Anhäufung dieser Trümmer zugenommen. Derzeit gibt es Schätzungen zufolge Millionen von Weltraumschrottstücken, von größeren Trümmern bis hin zu kleineren Fragmenten, die zu klein sind, um verfolgt zu werden. Nach Schätzungen der NASA sind etwa 23.000 dieser Objekte so groß wie ein Softball oder größer.

Das Vorhandensein von Weltraummüll stellt aus verschiedenen Gründen ein erhebliches Problem dar. Erstens erhöht die schiere Menge an Trümmern die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen im Weltraum. Diese Kollisionen können dazu führen, dass noch mehr Trümmer entstehen, was das Problem verschärft und einen Kaskadeneffekt erzeugt, der als Kessler-Syndrom bekannt ist. Mit jeder Kollision steigt das Risiko weiterer Kollisionen und der anschließenden Zerstörung funktionsfähiger Satelliten oder Raumfahrzeuge, was eine ernsthafte Bedrohung sowohl für bemannte als auch unbemannte Missionen darstellt. Das Vorhandensein von Weltraumschrott begrenzt auch die Zahl der verbleibenden orbitalen Parkplätze für neue Satelliten, die rapide abnehmen.

Allerdings ist die Beseitigung dieser Trümmer eine große Herausforderung. Da sich ein Großteil davon mit Tausenden von Meilen pro Stunde fortbewegt, kann der Kontakt damit, selbst mit sehr kleinen Partikeln, in irgendeiner Weise sehr gefährlich sein. Forscher der University of Colorado Boulder haben mit ihrem jüngsten Vorschlag zur Lösung dieses kniffligen Problems eine Seite aus einem Science-Fiction-Roman entnommen. Sie haben eine Art Traktorstrahl beschrieben, der ein Objekt schieben oder ziehen kann, ohne es physisch zu berühren. Es ist vielleicht nicht annähernd so leistungsstark oder schnell wie der Traktorstrahl des Raumschiffs Enterprise, aber hey, irgendwo muss man anfangen.

Die Technologie hinter dieser Innovation ist nicht so ausgefeilt wie die Gravitationsstrahlen der Science-Fiction, sondern basiert auf einer Ionenkanone, die schnell fließende Argonionenströme erzeugen kann. Durch die Sprengung eines Stücks Weltraumschrotts mit diesem Ionenstrom wird ihm eine negative Ladung verliehen, während gleichzeitig das Fahrzeug mit der Ionenkanone positiver aufgeladen wird. Diese unterschiedlichen Ladungen führen dazu, dass sich die Objekte im Laufe der Zeit aufeinander zubewegen, indem sie im Wesentlichen den gleichen elektrostatischen Effekt nutzen, der entsteht, wenn man einen Ballon an seinem Kopf reibt.

Die Bedingungen im Weltraum sind offensichtlich ganz anders als hier auf der Erde, daher musste das Team eine Vakuumkammer bauen, die sie „Electrostatic Charging Laboratory for Interactions between Plasma and Spacecraft“ (ECLIPS) nennen, um ihre Methoden zu testen. In ECLIPS können sie das dünne Gas aus freien Elektronen und Plasma simulieren, das unseren Planeten in Orbitalhöhen umgibt. Mithilfe dieser realistischen Umgebung konnten sie Trümmerstücke einbringen und bestätigen, dass ihre Ionenkanone sie anziehen konnte, in der Erwartung, dass der gleiche Effekt im Weltraum beobachtet werden würde.

Dies wäre jedoch ein langsamer Prozess. Basierend auf den Ergebnissen der in ECLIPS durchgeführten Experimente und einer Reihe von Computersimulationen wurde geschätzt, dass der Traktorstrahl einen Satelliten mit einem Gewicht von einigen Tonnen innerhalb von zwei bis drei Monaten etwa 200 Meilen weit ziehen könnte. Das hört sich vielleicht nicht besonders beeindruckend an, reicht aber aus, um sicher einige sehr wertvolle Flächen für neue Satelliten freizugeben. Es ist auch wichtig zu beachten, dass ein solcher Müllsammler viele Male wiederverwendet werden könnte und schließlich große Teile des Himmels aufräumen könnte.

Aber Simulationen und Prüfstände entsprechen nicht ganz der Realität, sodass das Team noch viel Arbeit vor sich hat, bevor der Traktorstrahl in der realen Welt eingesetzt werden kann. Zum einen schwirren die Trümmer in ihrer Umlaufbahn oft wild umher, was es schwierig machen würde, sich daran festzuhalten. Die Forscher glauben, dass der Traktorstrahl dazu verwendet werden könnte, diese Objekte vor dem Einziehen zu stabilisieren, was dieses Problem lösen könnte, aber das muss noch getestet werden. Es gibt auch noch viele Fragen zum Einsatz dieser Traktorstrahlen und zur Frage, was mit dem erbeuteten Müll geschehen soll. Aber mit etwas mehr Arbeit könnte der Weltraum um die Erde in Zukunft ein freundlicherer Ort für Satelliten und andere Raumfahrzeuge werden.