Das Sonnenphänomen, das die Zahl der auf die Erde fallenden Weltraummüllteile erhöhen könnte
Das jüngste Sonnenmaximum hat deutlich gemacht, wie die Aktivität der Sonne die Erdatmosphäre und die Lebensdauer von Satelliten verändern kann, die beim Wiedereintritt in die Erde möglicherweise nicht vollständig zerfallen.
Die Zahl der Starlink-Satelliten hat sich in den letzten Jahren vervielfacht. Es befinden sich bereits über 7.000 in der Umlaufbahn, und SpaceX plant, bis 2030 bis zu 30.000 zu starten. Doch mit dem Wachstum dieser Megakonstellation, die Hochgeschwindigkeitsinternet auf globaler Ebene bereitstellen soll, wachsen auch die Auswirkungen der Sonne auf sie.
Während dieser Phase der höchsten Aktivität sendet die Sonne große Mengen an Strahlung und geladenen Teilchen aus. Wenn diese Energieströme mit dem Magnetfeld der Erde interagieren, können sie geomagnetische Stürme auslösen, die die obere Atmosphäre verändern. Eine der wichtigsten Auswirkungen ist die Erwärmung und Ausdehnung der Thermosphäre, der Schicht, in der Satelliten in niedriger Umlaufbahn betrieben werden.
Auf den ersten Blick mag dieses Phänomen nicht beunruhigend erscheinen. Aber für Satelliten, die in einer Höhe von 300 bis 400 Kilometern über der Erde kreisen- wie die von Starlink - kann es reale Folgen haben.
"Die Luft wird in diesen Höhen dichter, was zu einem höheren Luftwiderstand führt ", erklärte Denny Oliveira, ein Forscher am Goddard Space Flight Center der NASA, gegenüber *New Scientist*. Dieser zusätzliche Widerstand führt dazu, dass die Satelliten schneller als erwartet an Höhe verlieren.
Oliveiras Team hat beobachtet, dass Satelliten, die eigentlich 15 Tage für den Wiedereintritt benötigen sollten, in einigen Fällen nur fünf Tage brauchten. Zwischen 2020 und 2024 traten mehr als 500 Starlink-Satelliten wieder in die Erdatmosphäre ein. Bei besonders aktiven Ereignissen wurde der Absturz von 37 Satelliten in nur wenigen Tagen gemeldet. "In ein paar Jahren könnten wir tägliche Wiedereintritte erleben", warnte der Forscher.
Die Physik hinter der Satellitenbalance
Der Vorgang, der zum Wiedereintritt führt, ist aus physikalischer Sicht relativ einfach. Satelliten in erdnahen Umlaufbahnen sind nicht aufgehängt, sondern bewegen sich horizontal mit hoher Geschwindigkeit (etwa 7,8 Kilometer pro Sekunde).
Diese Geschwindigkeit ermöglicht es ihnen, synchron mit der Erdkrümmung zu "fallen", ohne den Boden zu berühren. Wenn der Luftwiderstand zunimmt, verlieren die Satelliten Energie, sinken ab und treten schließlich wieder in die Atmosphäre ein, wo sie aufgrund der Hitzeentwicklung zerfallen.
Unter normalen Bedingungen, d. h. ohne starke Sonnenstörungen, kann ein Starlink-Satellit fünf bis sieben Jahre in der Umlaufbahn bleiben. Aber Episoden intensiver Sonnenaktivität - wie die während des jüngsten Sonnenmaximums - können diese Zeit um Tage oder sogar Wochen verkürzen.
Für Samantha Lawler, Astronomin an der Universität von Regina (Kanada), ist dies das erste Sonnenmaximum in der Geschichte, das mit Tausenden von aktiven Satelliten in der Umlaufbahn zur gleichen Zeit analysiert werden kann. "Es ist von entscheidender Bedeutung, dies jetzt zu untersuchen, da wir so viele Satelliten gleichzeitig im Einsatz haben", erklärte sie gegenüber *New Scientist*.
Genau in ihrer Provinz wurde das einzige geborgene Fragment eines Starlink-Satelliten bestätigt: ein 2,5 Kilogramm schweres Stück, das im August 2024 auf einer Farm in Saskatchewan landete.
Obwohl die meisten Satelliten so konstruiert sind, dass sie beim Wiedereintritt vollständig zerfallen, warnen Experten, dass sie möglicherweise nicht vollständig verglühen, wenn sie zu schnell abstürzen. "Es könnte weitere Fragmente geben, die wir einfach noch nicht gefunden haben", so Lawler.
Aus einer anderen Perspektive könnte dieser Prozess auch einen positiven Effekt haben: Er könnte helfen, Weltraummüll zu reduzieren. Sean Elvidge, Forscher an der Universität von Birmingham, stellte fest, dass dieser von der Sonne angetriebene "natürliche Kehrprozess" dazu beitragen könnte, tote Satelliten zu entfernen, die sonst jahrelang als potenzielle Bedrohung in der Umlaufbahn verbleiben würden. "In gewisser Weise hilft die Sonne, den Himmel aufzuräumen", sagte er.
Dies erschwert jedoch auch den Betrieb aktiver Satelliten, die in sehr geringer Höhe arbeiten, wo die Verbindungen zur Erde schneller und effizienter sind. "Dies zeigt, dass es unhaltbar werden könnte, Satelliten während des Sonnenmaximums in einer Höhe von weniger als 400 Kilometern zu betreiben", warnte Elvidge.
Der Sonnenzyklus geht weiter, und das nächste Maximum könnte noch intensiver ausfallen. In der Zwischenzeit muss sich die Raumfahrtindustrie an die Rhythmen unseres nächsten Sterns anpassen.