Die Physikprofilstunden bieten die Möglichkeit, das Fachwissen mit aktuellem Bezug zu unterfüttern. So fasste die Gruppe 10ab einen Artikel zum Thema „Weltraumschrott“ aus der Fachzeitschrift „c't“ zusammen und verband ihn mit dem im Physikunterricht erlernten Wissen. Hier finden Sie drei sehr gelungene Ausarbeitungen. Zudem wurde das Ausmaß des Weltraumschrottes durch die Internetseite www.stuffin.space veranschaulicht.

T. Hogger

Der Artikel ,,Mach fott, den Schrott – Wie Weltraummüll alle (be-)trifft“ von Michael Link aus dem Magazin ,,c't“ behandelt die Probleme und Auswirkungen von Weltraumschrott sowie mögliche Lösungsansätze. Außerdem stellt er einen Ausblick auf die Zukunft dar.

Zunächst wird der Leser an den Film ,,Gravity“ aus dem Jahr 2013 erinnert, in dem die beiden Astronauten erhebliche Probleme aufgrund einer Kollision mit Weltraumschrott hatten. Dies ist jedoch gar nicht so unrealistisch, wie man vielleicht glauben würde. Durchschnittlich jede Woche gibt es ein Ausweichmanöver, welches, wie hierbei dargestellt, durchaus auch den normalen Menschen betrifft. Bei einem eventuellen Aufeinanderprallen könnten nämlich Satelliten getroffen werden, die die Erde mit GPS, Satelliten-TV und genauesten Wettervorhersagen versorgen. Doch es gab auch Vorfälle, bei denen man das Unheil nicht mehr verhindern konnte: so zum Beispiel den acht Tonnen schweren Umweltsatelliten Eurosat, der nach mehreren Ausweichmanövern unkontrollierbar wurde und 150 Jahre lang als Weltraumschrott durchs All fliegen wird, bevor er zum Absturz in die Atmosphäre gelangt. Durch solche Vorfälle erhöht sich der Anteil der gefährlichen Teile drastisch, wodurch immer mehr Treibstoff kostende Ausweichmanöver entstehen. Besonders problematisch ist hier die Entsorgung bzw. das Einsammeln defekter Teile sowie die Tatsache, dass schon minimal große Partikel aufgrund ihrer Geschwindigkeit einen hohen Schaden verursachen.

Deshalb ist es wichtig, gemeinsame Regeln und Abkommen mit allen Staaten sowie Unternehmen zu schließen. Außerdem soll ein automatisiertes System zum Ausweichen erstellt werden. Abgesehen davon gibt es schon einige Pläne, den Weltraumschrott zu verringern, indem man versucht, alle Teile einzusammeln und neue so zu konstruieren, dass sie vor Ablauf ihrer Funktionszeit kontrolliert abstürzen. Trotz all dieser beängstigenden Aussichten kann man laut den Plänen der Weltraumorganisationen die Anhäufung des Weltraummülls stoppen, wenn die bereits genannten Pläne konsequent umgesetzt werden.

F. Quander (10b)

In dem vorliegenden Artikel „Mach fott, den Schrott“ zum Thema Weltraumschrott aus der Zeitschrift „c't" geht es um das von Menschen verursachte Problem der Allverschmutzung durch alte und kaputte Satelliten und darum, welche Probleme damit auftreten und wie jetzt schon Forscher und Wissenschaftler daran arbeiten, eine Lösung für dieses zukunftsgefährdende Problem zu finden.

Viele Menschen unterschätzen, wie stark wir mittlerweile von Satelliten im alltäglichen Leben abhängen. Die Himmelskörper partizipieren an einem Großteil unserer tagtäglichen Gebräuche – sei es nun die Nutzung des Fernsehers, die Ortung mit dem GPS-Signal oder einfache Wetterprognosen. Nach dem Start des Sputniksatelliten 1957 hatte wohl noch niemand damit gerechnet, welche Folgen und Probleme eine übermäßige Satellitenanzahl in unseren Erdorbitalen mit sich führt. Zur Zeit befinden sich rund 5000 Satelliten im All um uns herum, von denen allerdings nur 1/5 funktioniert. Die restlichen sind buchstäblich fliegender Schrott, der nur eine Gefährdung der aktiven Satelliten darstellt. Die Masse von einem Gramm entfaltet bei solch enormen Bahngeschwindigkeit eine Sprengkraft von ca. einer Granate und stellt eine große Bedrohung für alle Himmelskörper in dieser Höhe dar.

Andauernd müssen Satelliten manuell gesteuert werden, um solchem Müll alter Raketen und Satelliten, die explodierten und anderweitig zerstört wurden, auszuweichen. Bei der heutigen Kommerzialisierung von Weltraumprojekten wird es aber utopisch werden, diese Praktik weiter zu verfolgen und so wird schon heute an einer Lösung getüftelt. Man versucht beispielsweise Programme, die diese Arbeit erledigen, zu programmieren. Zudem gibt es etliche Institutionen, die sich mit dem Thema Weltraumschrott befassen, um eine sinnvolle Lösung  für diese Herausforderung zu finden. Es sollte für alle Objekte, die in den Orbit geschossen werden, die Entsorgung mitorganisiert und die großen Problem-Objekte aus dem Orbit entfernt werden. Bis 2025 möchte die ESA demonstrieren, wie defekte Satelliten eingefangen und entsorgt werden können.

K. Reischl (10b)

In vielen Science-Fiction Filmen wird die Gefahr von Weltraumschrott sehr dramatisch dargestellt, jedoch stellt er auch in der Realität ein ernsthaftes Problem dar, da es bei uns im All zu vielen Kollisionen kommt, welche beispielsweise zu Ausfall von Navigationssystemen führen.

Bei all dem Weltraumschrott im All erwartet man, dass es das Beste wäre, wenn er einfach dort oben bleibt, jedoch ist es optimal wenn der ganze Müll in die Erdatmosphäre eindringt und verglüht. Dabei sind die hitzebeständigen Materialien, die nicht verglühen, kein großes Problem, da sie keine Krater erzeugen. Bleibt der Schrott jedoch in der Umlaufbahn, hat er noch jahrzehnte-, teilweise jahrhundertelange Auswirkungen – wie bei dem Zusammenstoß der Satelliten „Kosmos 2251“ und „Iridium 33“, von denen seit 2003 immer noch hunderttausende Teile im All umherschwirren. Diese Teilchen erhöhen das Risiko für weitere Zusammenstöße, da sie selbst bei geringster Größe aufgrund ihrer hohen Bahngeschwindigkeit enorme Schäden anrichten können. Von all diesen Teilchen soll es circa 120 Millionen geben. Laut der ESA befinden sich insgesamt 8500 Tonnen Material im Erdorbit, hauptsächlich in 200 bis 40.000 Kilometer Höhe. Insgesamt sind nur 8 Gewichtsprozent davon intakt.

Von all den ausgesetzten Raketen und Satelliten seit 1957 befindet sich ein verhältnismäßig großer Teil an defekten Objekten auf der geostationären Bahn, durchschnittlich nur 130 Kilometer voneinander entfernt. Eigentlich sollten die kaputten Satelliten und Raketen auf eine 300 Kilometer höhere Friedhofsbahn manövriert werden. Zerbrechen oder explodieren diese durch Selbstentzündungen bei Treibstoffaustritt oder durch die Auswirkungen von UV-Strahlen, fallen diese wieder auf die geostationäre Bahn und behindern dort andere menschlich gemachte Himmelskörper. Aber auch die Aussetzung hinterlässt Müll im Orbit, wie Triebwerkstufen oder Hüllen, meistens obere Stufen von Raketen oder Satelliten. Die Hauptquelle für den Müll sind Restteile von 2440 Feststoffraketen, Reaktorkerne von russischen Radarsatelliten aus den 80ern, die eine flüssige Natrium-Kalium-Legierung freisetzen, außerdem 480 Millionen Kupferstreifen, die in den 60ern als Dipolantennen ausgesetzt wurden, und 2005 Cluster aus Dipolnadeln. Von jährlich 100 Raketenstarts sind vier bis fünf Teilnehmer von katastrophalen Zusammenstößen. In Zukunft sollen diese Kollisionen exponentiell ansteigen, was die Raumfahrt stark einschränken wird, unter anderem, da es immer häufiger Ausweichmanöver geben wird, die viel Treibstoff verbrauchen.

1967 wurde der erste Weltraumvertrag geschlossen, der jeden Staat für die Schäden seiner Himmelskörper verantwortlich macht. 1972 wurde ein weiteres Weltraumhaftungsabkommen geschlossen, dem drei Jahre später Deutschland beitrat. Wichtig ist aber noch eine bessere Zusammenarbeit bei der Koordination von Weltraumaktivitäten. Einige Unternehmen wollen auch zusammen ein automatisiertes System zur Kollisionswarnung entwickeln, was bei den hunderttausend Kollisionswarnungen pro Woche schwer nötig ist. Um dem Problem entgegenzuwirken, sollten Objekte nur so lange im Orbit bleiben, wie sie dort ihren Nutzen erfüllen. Danach sollten sie sicher auf die Erde zurückgebracht werden, um kontrolliert zerlegt zu werden. Bei neuen Satelliten ist ein System für den Rücktransport zur Erde bereits eine Voraussetzung. Das Augenmerk vieler Unternehmen liegt auch auf den Batterien und Treibstoffen, um Funkenbildung und Überhitzung zu verhindern. Die Batterien sollen entladen und die Treibstoffe abgelassen werden. Die Satelliten sollen auch in Zukunft im All betankt werden. Die Zeit der Satelliten im All soll im Vorhinein begrenzt werden, um diese mit noch voll funktionsfähigen Rückholmaßnahmen zuverlässig auf die Erde zurückzubringen. Für besonders große Objekte müssten spezielle Entsorgungssatelliten eingesetzt werden. Außerdem will die ESA mit Weltraummüllfahrzeugen in Zukunft defekte Satelliten einfangen und entsorgen, sobald sie diese geortet hat. Das Problem des Weltraumschiffs ist definitiv stoppbar, wenn man konsequent für die Entsorgung des Mülls sorgt, indem man die Weltraumaktivitäten besser koordiniert und automatisiert. Aber vor allem müssen jährlich große Problem-Objekte durch Weltraummissionen aus dem Orbit entfernt werden.

J. Wörndl (10b)

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