Das wachsende Wettrennen im Weltraum bedroht den Himmel: Wie Raketen die Erholung der Ozonschicht verzögern könnten

Das beschleunigte Wachstum der Raumfahrtindustrie beunruhigt die Wissenschaft wegen seiner Auswirkungen auf die Ozonschicht, die sich nach jahrzehntelanger Schädigung immer noch erholt.

Weltraummissionen Ozonschicht
Im Jahr 2019 wurden 97 Orbitalstarts verzeichnet, im Jahr 2024 waren es 258. Der Trend ist eindeutig.

In den letzten Jahren hat die Raumfahrtindustrie eine Revolution erlebt: Der Nachthimmel hat sich mit Tausenden von erdnahen Satelliten gefüllt, die Teil von schnell wachsenden Konstellationen sind. Private Unternehmen und staatliche Stellen konkurrieren darum, den Weltraum mit neuen Kommunikations-, Navigations- und Beobachtungstechnologien zu besetzen. Dieser Enthusiasmus für den Weltraum hat jedoch besorgniserregende Nebenwirkungen hier auf der Erde, insbesondere in Bezug auf die Ozonschicht.

Obwohl die Forschung über die Auswirkungen von Raketen auf die Atmosphäre schon vor mehr als drei Jahrzehnten begann, wurden diese Auswirkungen lange Zeit als geringfügig angesehen. Doch diese Sichtweise ändert sich gerade.

Mit 97 registrierten Orbitalstarts im Jahr 2019 und 258 im Jahr 2024 ist der Trend klar: Die Zahl der Raketen, die die Atmosphäre durchqueren, nimmt zu und mit ihnen auch die Schadstoffemissionen, die in die oberen Schichten der Atmosphäre gelangen.

Einer der Forscher, die dieses Phänomen untersuchen, ist Sandro Vattioni, Atmosphärenphysiker und Postdoktorand in der Gruppe Atmosphärenphysik an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich), der mit einem internationalen Team die Auswirkungen dieser zunehmenden Aktivität auf das chemische Gleichgewicht des Planeten analysiert hat.

Anhaltende Verschmutzung in großen Höhen

Im Gegensatz zu bodennahen Emissionen verbleiben von Raketen freigesetzte Schadstoffe - und Trümmerteile von wieder eintretenden Satelliten - viel länger in der mittleren und oberen Atmosphäre, wo es keine natürlichen Reinigungsmechanismen wie Regen oder Wolken gibt. Obwohl die meisten Starts in der nördlichen Hemisphäre stattfinden, verteilen atmosphärische Strömungen diese Schadstoffe rund um den Globus.

Weltraummissionen Ozonschicht
Im Gegensatz zu bodennahen Emissionen verbleiben die von Raketen freigesetzten Schadstoffe viel länger in der mittleren und oberen Atmosphäre, wo es keine natürlichen Reinigungsmechanismen wie Regen oder Wolken gibt.

Zusammen mit einem Team unter der Leitung von Laura Revell von der University of Canterbury verwendete Vattioni ein an der ETH Zürich und dem Davoser Atmosphärenobservatorium (PMOD/WRC) entwickeltes Chemie-Klimamodell, um abzuschätzen , wie sich die prognostizierten Raketenemissionen bis 2030 auf die Ozonschicht auswirken werden.

In einem Szenario mit anhaltendem Wachstum - mit 2.040 jährlichen Raketenstarts bis 2030, etwa achtmal mehr als im Jahr 2024 -zeigen die Ergebnisseeine Abnahme der mittleren globalen Ozondicke um 0,3 % und eine saisonale Abnahme von bis zu 4 % über der Antarktis, einer Region, in der sich das Ozonloch weiterhin jeden Frühling bildet.

Eine Bremse für den Aufschwung

Auch wenn diese Prozentsätze gering erscheinen mögen, sollten sie nicht unterschätzt werden. Die Ozonschicht erholt sich immer noch, nachdem sie jahrzehntelang durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) abgebaut wurde, die seit 1989 im Rahmen des Montrealer Protokolls verboten sind.

Heute liegt die Schichtdicke im weltweiten Durchschnitt noch immer 2 % unter dem vorindustriellen Niveau, und eine vollständige Erholung wird nicht vor 2066 erwartet. Raketenemissionen - die derzeit nicht reguliert sind - könnten diese Erholung erheblich verzögern, warnt Vattioni.

Fuel Type Matters

Die Hauptverantwortlichen für die Schädigung der Ozonschicht sind gasförmiges Chlor und Rußpartikel, die bei Starts freigesetzt werden. Chlor zerstört die Ozonmoleküle durch katalytische Reaktionen, während Ruß die mittlere Atmosphäre aufheizt und so die schädlichen chemischen Prozesse beschleunigt.

Feste Treibstoffe, die in vielen Trägerraketen verwendet werden, sind die größten Verursacher von Chloremissionen. Im Gegensatz dazu haben kryogene Treibstoffe wie flüssiger Wasserstoff und Sauerstoff nur unbedeutende Auswirkungen auf die Ozonschicht. Aufgrund ihrer technischen Komplexität werden sie jedoch nur bei 6 % der derzeitigen Starts verwendet.

Wiedereinreisen: Eine unzureichend untersuchte Bedrohung

Die von Vattioni geleitete Studie konzentrierte sich auf die Emissionen während des Raketenaufstiegs, aber auch der Wiedereintritt von Satelliten und Oberstufen stellt eine bedeutende Quelle der Verschmutzung dar. Wenn diese Objekte bei der Rückkehr in die Atmosphäre zerfallen, setzen sie Stickoxide und Metallpartikel frei, die zur Zerstörung der Ozonschicht und zur Bildung von Wolken in der polaren Stratosphäre beitragen können.

Diese Auswirkungen sind in den meisten Klimamodellen noch nicht berücksichtigt, was darauf hindeutet, dass die Gesamtauswirkungen der Raumfahrtindustrie möglicherweise unterschätzt werden.

Eine umweltverträgliche Raumfahrtindustrie

Trotz der besorgniserregenden Aussichten vertritt Vattioni die Auffassung, dass eine nachhaltige Raumfahrtindustrie möglich ist. Dazu ist es erforderlich, die Verwendung von chlor- und rußhaltigen Brennstoffen zu begrenzen, saubere Technologien zu fördern, die Emissionen zu überwachen und globale Vorschriften zu erlassen.

Der Erfolg des Montrealer Protokolls hat gezeigt, dass die internationale Zusammenarbeit Umweltbedrohungen von globalem Ausmaß bekämpfen kann. Heute, inmitten der zunehmenden Aktivitäten im Weltraum, ist dieselbe Willenskraft erforderlich, um unseren Schutzschild gegen ultraviolette Strahlung zu schützen: die Ozonschicht.