Gefahr im Orbit: Die Satellitenprojekte von Starlink, OneWeb und Co sollen flächendeckendes Internet bringen, wecken aber zunehmend Besorgnis. Denn die tausenden Minisatelliten werden das Kollisionsrisiko im Orbit dramatisch erhöhen – gerade erst musste ein ESA-Satellit einem Starlink-Satelliten ausweichen. Die ESA arbeitet daher bereits an einem automatischen Kollisionsvermeidungssystem, aber auch strengere Regularien und „Verkehrsregeln“ werden gefordert.
Ob SpaceX mit seinem Starlink-Netz, das Projekt OneWeb oder das Satellitennetz von Amazon: In Zukunft sollen tausende von Minisatelliten in den Orbit gebracht werden und von dort aus flächendeckendes Breitband-Internet auf die Erde bringen. Die ersten dieser Minisatelliten sind bereits im Orbit – und machen prompt Probleme. Schon im Juni warnten Astronomen vor künftigen Beeinträchtigungen ihrer Arbeit durch die enorme Zahl neuer Objekte im Orbit.
Ausweichmanöver im Orbit
Noch schwerwiegender jedoch: Am 2. September 2019 musste die europäische Weltraumagentur ESA ein Ausweichmanöver mit ihrem Erdbeobachtungssatelliten Aeolus fliegen, weil sonst eine Kollision mit einem Starlink-Minisatelliten drohte. Eigentlich sollen die Starlink-Satelliten automatisch anderen Flugobjekten ausweichen, doch dies geschah nicht. Daher musste die ESA reagieren. Die Triebwerke des Aeolus wurden gezündet, seine Bahn um 350 Meter angehoben und so die Kollision knapp verhindert.
Zwar bewahrte dies beide Satelliten vor Schäden, aber für ein Satellitenprojekt bedeutet jedes unplanmäßige Manöver den Verbrauch von Treibstoff und damit eine Verkürzung der Betriebsdauer. Bisher muss die ESA mindestens ein Ausweichmanöver pro Jahr fliegen – meist, weil eine Kollision mit Weltraumschrott droht. Doch in Zukunft könnten solche Manöver auch wegen Minisatelliten auf Kollisionskurs immer häufiger nötig werden.
Risikobewertung in „Handarbeit“
Schon jetzt laufen allein für jeden ESA-Satelliten im niedrigen Erdorbit pro Woche zwei Kollisionswarnmeldungen ein – insgesamt werden jede Woche hunderte solcher Mitteilungen von den Orbit-Überwachungssystemen generiert. Diese Meldungen müssen dann von Analysten ausgewertet werden, die die genaue Distanz und Flugbahn der beiden Objekte, die Wahrscheinlichkeit einer Kollision und mögliche Ausweichmanöver berechnen müssen.
Gleichzeitig muss eine Absprache mit dem Betreiber des anderen Satelliten sicherstellen, dass nicht beide ausweichen – und dann doch kollidieren. „Gegenwärtig erfolgt der Austausch derartiger Informationen durch E-Mails – ein archaischer Prozess, der nicht mehr tragfähig ist, wenn sich immer mehr Satelliten im Weltraum befinden und so den Verkehr erhöhen“, erklärt Holger Krag, Leiter des Programms für Weltraumsicherheit bei der ESA.
Keine klaren Verkehrsregeln
Ein weiteres Problem: Bislang gibt es keine klaren „Verkehrsregeln“ im Orbit. Wer wem ausweichen muss, ist daher nicht schon von vornherein klar – auch das erschwert das schnelle Reagieren. „Der aktuelle Fall zeigt, dass die Kollisionsvermeidung in Anbetracht fehlender Verkehrsregeln und Kommunikationsprotokolle vom Pragmatismus der beteiligten Betreiber abhängt“, sagt Krag. Das müsse sich dringend ändern.
„Jetzt müssen sich die Raumfahrer zusammensetzen, um eine automatisierte Manöverkoordination zu definieren“, so der ESA-Experte. Denn wenn in Zukunft tausende weitere Satelliten im ohnehin schon dicht bevölkerten niedrigen Erdorbit kreisen, wird die Kollisionsgefahr exponentiell steigen – und die Zeit für rechtzeitiges Reagieren und die Absprache mit dem Gegenüber immer knapper.
Weltraumschrott vervielfacht sich
Und noch eine Nebenwirkung haben die ehrgeizigen Pläne für die erdumspannenden Satellitennetze: mehr Weltraumschrott. Denn längst nicht jeder Minisatellit, der in den nächsten Wochen, Monaten und Jahren in den Orbit gebracht wird, wird so funktionieren wie geplant. So stellte SpaceX schon bei seinen ersten 60 Starlink-Satelliten eine Ausfallrate von fünf Prozent fest, Amazon rechnet mit ähnlichen Werten.
Doch wenn die Minisatelliten fehlerhaft oder „tot“ im Orbit kreisen, sind sie nichts als Weltraumschrott und eine Gefahr für alle anderen Satelliten. Amazon schätzt, dass das Risiko für eine Kollision eines ausgefallenen Minisatelliten mit einem anderen Objekt im Orbit bei sechs Prozent liegt. „Sechs Prozent ist enorm viel“, kommentiert Weltraumschrott-Experte John Crassidis von der University of Buffalo im Magazin IEE Spectrum. Und einige Studien gehen sogar noch von höheren Ausfallraten und damit noch größeren Kollisionsrisiken aus.
Schon jetzt kreisen nach Schätzungen der ESA mehr als 128 Millionen Trümmerteile zwischen einem Millimeter und zehn Zentimetern Größe im Orbit. Durch ausfallende Minisatelliten könnten sich diese Mengen vervielfachen.
Was wird getan?
Was aber kann man tun? Ein Ansatz wäre, den Betreibern der Satellitennetze strengere Auflagen zu machen, beispielsweise was die Ausfallrate angeht. Tatsächlich berät die U.S. Federal Communications Commission (FCCC), die eine Art Oberaufsicht über Satellitenstarts darstellt, schon jetzt über mögliche Verschärfungen. Vorgeschlagen sind unter anderem eine Begrenzung des Ausfallrisikos auf maximal 0,1 Prozent.
Die ESA wiederum arbeitet bereits an einem System, das künftig Kollisionsgefahren automatisch auswertet und bei Bedarf Ausweichmanöver einleitet. Auch die Kommunikation der betroffenen Betreiber soll mit diesem System künftig schneller und standardisiert ablaufen. Vorbild für das System ist die Flugsicherheitskontrolle im Luftverkehr. „Sie arbeitet schon seit Jahrzehnten nach diesem Prinzip“, sagt Krag.
Quelle: ESA, IEE Spectrum
