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Innovation

6. Juni 2024

 

Weltraumschrott: Mit der zunehmenden Bedrohung durch Weltraummüll werden auch die Bemühungen zur Reduzierung von Weltraumschrott verstärkt.

LignoSat, der weltweit erste Satellit aus Holz, ist so konstruiert, dass er nach dem Wiedereintritt in die Atmosphäre zu biologisch abbaubarer Asche verbrennt.

Der erdnahe Orbit, also der Bereich des Weltraums innerhalb von 1.200 Meilen über der Erdoberfläche, ist der Bereich mit der höchsten Konzentration an Weltraumschrott. (Bildnachweis: NASA Orbital Debris Program Office)

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Verkehrspolizisten … im Weltraum?

Kommerzielle Flüge in den erdnahen Orbit nehmen Fahrt auf, jedes Jahr werden mehr Satelliten gestartet (2.166 allein in den USA im Jahr 2023), und es entstehen neue Weltraumfähigkeiten, wie zum Beispiel die robotische Fertigung im Orbit. Das Problem ist jedoch nicht unbedingt die Anzahl der Raumfahrzeuge – sondern die Verschmutzung, die sie hinterlassen.

Weltraumschrott ist im Grunde genommen orbitales Straßenopfer. Laut einem kürzlich erschienenen Artikel von National Geographic kreisen Tausende von ausgedienten Raumfahrzeugen und Raketenkörpern sowie Millionen von Weltraumschrottteilen mit Tausenden von Kilometern pro Stunde um die Erde. Es hat Satelliten beschädigt, Weltraumspaziergänge gefährdet und sogar auf der Erde Chaos angerichtet – im März durchbrach eine Palette mit verbrauchten Nickel-Wasserstoff-Batterien, die 2021 von der Internationalen Raumstation entsorgt worden waren, das Dach eines Hauses in Florida.

 

Aus diesem „Wald“

Um der Zunahme von Weltraumschrott oberhalb der Stratosphäre im Zuge der Expansion der Raumfahrtindustrie entgegenzuwirken, gaben die Universität Kyoto und Sumitomo Forestry letzte Woche die Fertigstellung von LignoSat bekannt, dem weltweit ersten künstlichen Satelliten aus Holz.

LignoSat wird im September vom Kennedy Space Center in Florida zur Internationalen Raumstation starten und einen Monat später vom japanischen Experimentiermodul Kibo der Station aus weiter ausgesetzt werden.

 

Zu Beginn des Projekts schickten die Forscher zunächst Holzproben, darunter Magnolie, Kirsche und Birke, in den Weltraum, um sie zu testen. Die Magnolie, die aus dem firmeneigenen Wald von Sumimoto Forestry stammte, erwies sich aufgrund ihrer Stabilität und Leichtigkeit als der beste Kandidat.

LignoSat ist ein Kasten von der Größe einer Kaffeetasse, dessen Holzplatten weniger als einen halben Zoll dick sind und der auf einem Aluminiumrahmen ruht. Der Würfel wurde mithilfe einer traditionellen japanischen Technik namens Sashimono zusammengebaut, bei der Holzgegenstände ohne Nägel durch den Einsatz komplexer Holzverbindungen zusammengefügt werden. Durch diese Vorgehensweise wird sichergestellt, dass die Teile perfekt zusammenpassen und dass diese Konstruktion die Funkübertragung oder die mechanischen Geräte im Betrieb der Station nicht beeinträchtigt.  

„Wenn man Holz auf der Erde verwendet, hat man Probleme mit Verbrennen, Verrotten und Verformen, aber im Weltraum hat man diese Probleme nicht“, sagte Koji Murata, ein Forscher an der Universität Kyoto, gegenüber CNN. „Im Weltraum gibt es keinen Sauerstoff, also brennt es nicht, und es gibt keine Lebewesen dort, also verrottet es auch nicht.“

Wenn der LignoSat das Ende seiner mechanischen Lebensdauer erreicht hat, wird er in die Atmosphäre absteigen und verbrennen, wobei nur biologisch abbaubare Asche zurückbleibt. Herkömmliche Metallsatelliten können beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre ein Risiko der Luftverschmutzung darstellen. Dies könnte ein bedeutender Durchbruch für die Entwicklung kreativer Lösungen sein, die sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Umweltauswirkungen der verwendeten Materialien berücksichtigen.

Während seiner sechsjährigen Mission wird der Satellit Daten über die Ausdehnung und das Zusammenziehen von Holz sowie über dessen Hitzebeständigkeit liefern. Das Design soll auch testen, ob Holz für strukturelle Zwecke im Weltraum verwendet werden kann. Diese Daten werden später von der Kommunikationsstation der Universität Kyoto für die Entwicklung eines zweiten Satelliten, LignoSat-2, verwendet.

„Die Erweiterung des Potenzials von Holz als nachhaltige Ressource ist von großer Bedeutung“, sagte Takao Doi, Professor an der Universität Kyoto und Astronaut, gegenüber der Japan Times. „Unser Ziel ist es, in Zukunft im Weltraum, beispielsweise auf dem Mond und dem Mars, menschliche Lebensräume aus Holz zu errichten.“

 

Nachhaltigkeit im Weltraum

Unterdessen arbeiten die Raumfahrtagenturen daran, die Entstehung von noch mehr Weltraumschrott zu verhindern und innovative Wege zu finden, um die Tausenden Tonnen Weltraumschrott, die sich bereits im Orbit befinden, zu beseitigen.

Im vergangenen Monat unterzeichneten ein Dutzend Länder die Zero Debris Charter der Europäischen Weltraumorganisation, eine nicht bindende Vereinbarung zur Begrenzung der Entstehung von Weltraummüll. Im April veröffentlichte die NASA den ersten Teil ihrer Strategie für nachhaltige Raumfahrt, die unter anderem Pläne zur Ermittlung bahnbrechender Methoden zur Erkennung und Vorhersage von Risiken beim Betrieb in der Nähe von Weltraumschrott sowie zur Suche nach kosteneffektiven Wegen zur Reduzierung der Entstehung neuen Weltraumschrotts beinhaltet.

„Im Weltraum herrscht reger Betrieb – und der Betrieb wird immer intensiver“, sagte Pam Melroy, stellvertretende NASA-Administratorin, in einer Erklärung. „Wenn wir sicherstellen wollen, dass kritische Teile des Weltraums erhalten bleiben, damit unsere Kinder und Enkel sie weiterhin zum Wohle der Menschheit nutzen können, ist es jetzt an der Zeit zu handeln.“