Weltraumschrott (nicht maßstabsgetreu), gesehen von außerhalb der geostationären Umlaufbahn (GSO). Es gibt zwei Hauptschrottfelder: den Ring aus Objekten in der GSO und die Wolke aus Objekten in der erdnahen Umlaufbahn (LEO).

Das Kessler-Syndrom , auch bekannt als Kessler-Effekt [ 1 ] [ 2 ] , Kollisionskaskade oder Ablationskaskade , ist ein Szenario, das 1978 von den NASA -Wissenschaftlern Donald J. Kessler und Burton G. Cour-Palais vorgeschlagen wurde. Es beschreibt eine Situation, in der die Dichte von Objekten in der erdnahen Umlaufbahn (LEO) aufgrund von Weltraumverschmutzung so hoch wird , dass Kollisionen zwischen diesen Objekten kaskadenartig auftreten und die Menge an Weltraumschrott exponentiell ansteigt. [ 3 ] Diese zunehmende Menge an Weltraumschrott stellt ein erhebliches Risiko für Satelliten , Weltraummissionen und die Internationale Raumstation dar und kann bestimmte Orbitalregionen unbrauchbar machen sowie die Nachhaltigkeit der Raumfahrtaktivitäten für viele Generationen gefährden. [ 3 ] Kessler schrieb 2009, dass Modellrechnungen darauf hindeuteten, dass die Trümmerumgebung bereits instabil geworden sei. Dies bedeute, dass Bemühungen, durch die Beseitigung vergangener Trümmerquellen eine Umgebung ohne weiteres Wachstum kleiner Trümmer zu schaffen, wahrscheinlich scheitern würden, da sich Fragmente zukünftiger Kollisionen schneller ansammeln würden, als der Luftwiderstand sie abtransportieren könne. [ 4 ] Das Kessler-Syndrom unterstreicht die dringende Notwendigkeit effektiver Strategien für das Weltraumverkehrsmanagement und die Kollisionsvermeidung, um die langfristige Realisierbarkeit der Weltraumforschung und -nutzung zu gewährleisten.

Geschichte

NORAD, Gabbard und Kessler

Trümmerdiagramm in Abhängigkeit von Höhe und Umlaufzeit
Gabbard-Diagramm von fast 300 Trümmerteilen, die beim Auseinanderbrechen der fünf Monate alten dritten Stufe der chinesischen Trägerrakete Langer Marsch 4 am 11. März 2000 entstanden sind.

Willy Ley sagte 1960 voraus: „Mit der Zeit werden sich im Weltraum zahlreiche solcher zufällig zu glücklicher Treffer ansammeln, die beim Beginn der bemannten Raumfahrt entfernt werden müssen.“ [ 5 ] Nach dem Start von Sputnik 1 im Jahr 1957 begann das US- amerikanische Nordamerikanische Luft- und Weltraumverteidigungskommando (NORAD) mit dem Aufbau einer Datenbank (des Weltraumobjektkatalogs ) aller bekannten Raketenstarts und Objekte, die den Orbit erreichten: Satelliten, Schutzschilde sowie Ober- und Unterstufenraketen. Die NASA veröffentlichte später modifizierte Versionen der Datenbank in Form von zweizeiligen Elementsätzen [ 6 ] , und Anfang der 1980er-Jahre wurden diese vom Bulletin-Board-System CelesTrak erneut veröffentlicht. [ 7 ]

Die Beobachter, die die Datenbank speisten, kannten weitere Objekte im Orbit, von denen viele durch Explosionen im Orbit entstanden waren. [ 8 ] Einige wurden in den 1960er Jahren im Rahmen von Tests mit Antisatellitenwaffen absichtlich herbeigeführt , andere entstanden durch die Detonation von Raketenstufen im Orbit, da sich Resttreibstoff ausdehnte und die Tanks beschädigte. Um die Verfolgung zu verbessern, führte der NORAD-Mitarbeiter John Gabbard eine separate Datenbank. Durch die Untersuchung der Explosionen entwickelte Gabbard eine Methode zur Vorhersage der Umlaufbahnen der Explosionsprodukte. Gabbard-Diagramme (oder -Plots) sind heute weit verbreitet. Diese Studien trugen zur Verbesserung der Modellierung der Orbitalentwicklung und des Orbitalzerfalls bei. [ 9 ]

Als die NORAD-Datenbank in den 1970er Jahren öffentlich zugänglich wurde, wandte der NASA-Wissenschaftler Donald J. Kessler eine zur Untersuchung des Asteroidengürtels entwickelte Technik auf die Datenbank bekannter Objekte an. Im Juni 1978 veröffentlichten Kessler und Burton Cour-Palais gemeinsam die Studie „Collision Frequency of Artificial Satellites: The Creation of a Debris Belt“ [ 3 ] , in der sie nachwiesen, dass der Prozess, der die Asteroidenentwicklung steuert, innerhalb von Jahrzehnten statt Milliarden von Jahren zu einem ähnlichen Kollisionsprozess im erdnahen Orbit (LEO) führen würde. Sie kamen zu dem Schluss, dass Weltraumschrott um das Jahr 2000 Mikrometeoriten als primäres Risiko für Raumfahrzeuge im Orbit übertreffen würde. [ 4 ]

Damals herrschte die weitverbreitete Annahme, dass der Luftwiderstand der oberen Atmosphäre Weltraumschrott schneller zum Absturz bringen würde, als er entstünde. Gabbard war sich jedoch bewusst, dass die Anzahl und Art der Objekte im Weltraum in den NORAD-Daten unterrepräsentiert waren und kannte deren Verhalten. In einem Interview kurz nach der Veröffentlichung der Kessler-Studie von 1978 prägte Gabbard den Begriff „ Kessler-Syndrom“ für die Ansammlung von Weltraumschrott; [ 4 ] er wurde nach seinem Erscheinen in einem Artikel der Zeitschrift Popular Science von 1982 [ 10 ] weit verbreitet, der mit dem Nationalen Journalistenpreis der Aviation-Space Writers Association ausgezeichnet wurde. [ 4 ]

Folgestudien

Eine große Kamera, daneben ein Mann zum Größenvergleich.
Baker-Nunn-Kameras wurden häufig zur Untersuchung von Weltraumschrott eingesetzt.

Der Mangel an verlässlichen Daten über Weltraumschrott veranlasste eine Reihe von Studien zur besseren Charakterisierung der erdnahen Umlaufbahn (LEO). Im Oktober 1979 stellte die NASA Kessler Mittel für weitere Untersuchungen zur Verfügung. [ 4 ] In diesen Studien wurden verschiedene Ansätze verfolgt.

Optische Teleskope und Kurzwellenradar wurden eingesetzt, um die Anzahl und Größe von Weltraumobjekten zu messen. Diese Messungen ergaben, dass die publizierte Anzahl um mindestens 50 % zu niedrig war. [ 11 ] Zuvor ging man davon aus, dass die NORAD-Datenbank die Mehrheit der großen Objekte im Orbit erfasste. Es stellte sich jedoch heraus, dass einige Objekte (typischerweise US-amerikanische Militärraumfahrzeuge) in der NORAD-Liste fehlten, andere wurden als unwichtig eingestuft und nicht berücksichtigt. Objekte mit einer Größe unter 20 cm (8 Zoll) – insbesondere Trümmer explodierender Raketenstufen und diverse Antisatellitentests aus den 1960er-Jahren – konnten in der Liste nur schwer erfasst werden. [ 4 ]

Zurückgekehrte Raumfahrzeuge wurden mikroskopisch auf kleinste Einschläge untersucht. Dabei wurden beschädigte Teile von Skylab und dem Apollo-Kommando-/Servicemodul gefunden. Jede Studie ergab, dass der Trümmerfluss höher als erwartet war und dass Weltraumschrott die Hauptursache für Mikrometeoriten- und Weltraumschrottkollisionen darstellt. Im erdnahen Orbit (LEO) wurde das Kessler-Syndrom bereits nachgewiesen. [ 4 ]

1978 stellte Kessler fest, dass 42 Prozent der katalogisierten Trümmer auf 19 Ereignisse zurückzuführen waren, vorwiegend auf Explosionen ausgebrannter Raketenstufen (insbesondere US-amerikanischer Delta-Raketen ). [ 12 ] Er entdeckte dies, indem er zunächst Starts identifizierte, bei denen eine große Anzahl von Objekten im Zusammenhang mit einer Nutzlast beschrieben wurde, und anschließend die Fachliteratur recherchierte, um die verwendeten Raketen zu ermitteln. 1979 führte diese Erkenntnis nach einer Unterrichtung der NASA-Führungsebene zur Einrichtung des NASA-Programms zur Beseitigung von Weltraumschrott. Damit wurde die bis dahin vorherrschende Annahme widerlegt, dass der Großteil der unbekannten Trümmer von alten ASAT-Tests stammte und nicht von Explosionen US-amerikanischer Oberstufenraketen, die scheinbar leicht durch das Ablassen des ungenutzten Treibstoffs der Delta-Oberstufe nach dem Nutzlasteinsatz hätten beseitigt werden können. Ab 1986, als festgestellt wurde, dass auch andere internationale Raumfahrtagenturen möglicherweise mit ähnlichen Problemen konfrontiert waren, erweiterte die NASA ihr Programm auf internationale Organisationen, beginnend mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). [ 13 ] : 2 Eine Reihe anderer Delta-Komponenten im Orbit (Delta war ein Arbeitspferd des US-Raumfahrtprogramms) waren noch nicht explodiert.

Ein neues Kessler-Syndrom

In den 1980er Jahren führte die US-Luftwaffe (USAF) ein experimentelles Programm durch, um die Folgen von Kollisionen zwischen Weltraumschrott und Satelliten oder anderem Weltraumschrott zu untersuchen. Die Studie zeigte, dass sich dieser Prozess von Mikrometeoritenkollisionen unterscheidet , da große Trümmerteile entstehen, die eine Kollisionsgefahr darstellen. [ 4 ]

1991 veröffentlichte Kessler die Studie „Collisional cascading: The limits of population growth in low Earth orbit“ [ 14 ] mit den damals besten verfügbaren Daten. Unter Bezugnahme auf die Schlussfolgerungen der US-Luftwaffe zur Entstehung von Weltraumschrott schrieb er, dass zwar fast alle Trümmerteile (wie z. B. Farbsplitter) leicht seien, der Großteil ihrer Masse jedoch aus Trümmern mit einem Gewicht von etwa 1 kg (2 lb 3 oz) oder mehr bestehe. Diese Masse könne ein Raumschiff beim Aufprall zerstören und so im Bereich der kritischen Masse weiteren Trümmer erzeugen. [ 15 ] Laut der National Academy of Sciences :

Ein 1 kg schweres Objekt, das mit einer Geschwindigkeit von 10 km/s aufprallt, kann beispielsweise ein 1000 kg schweres Raumschiff wahrscheinlich katastrophal zerstören, wenn es auf ein Element hoher Dichte im Raumschiff trifft. Bei einem solchen Zerfall würden zahlreiche Fragmente mit einem Gewicht von mehr als 1 kg entstehen. [ 16 ]

Kesslers Analyse unterteilte das Problem in drei Teile. Bei ausreichend geringer Dichte verläuft die Zunahme von Weltraumschrott durch Einschläge langsamer als dessen Zerfallsrate, und das Problem ist unbedeutend. Jenseits dieser Dichte tritt eine kritische Dichte ein, ab der zusätzlicher Weltraumschrott zu weiteren Kollisionen führt. Bei höheren Dichten übersteigt die Produktion den Zerfall, was eine Kettenreaktion auslöst, die die Anzahl der Objekte im Orbit auf kleine Objekte (einige Zentimeter Größe) reduziert und die Gefahren der Weltraumaktivität erhöht. [ 15 ] Diese Kettenreaktion ist als Kessler-Syndrom bekannt. [ 4 ]

In einem historischen Überblick Anfang 2009 fasste Kessler die Situation zusammen:

Aggressive Weltraumaktivitäten ohne angemessene Sicherheitsvorkehrungen könnten die Zeit zwischen Kollisionen erheblich verkürzen und eine untragbare Gefahr für zukünftige Raumfahrzeuge darstellen. Zu den umweltschädlichsten Aktivitäten im Weltraum zählen große Satellitenkonstellationen, wie sie Mitte der 1980er-Jahre im Rahmen der Strategischen Verteidigungsinitiative (SDI) vorgeschlagen wurden, große Strukturen, wie sie Ende der 1970er-Jahre für den Bau von Solarkraftwerken in der Erdumlaufbahn erwogen wurden, sowie die Bekämpfung von Satelliten mithilfe von Systemen, die in den letzten 30 Jahren von der UdSSR, den USA und China getestet wurden. Solche aggressiven Aktivitäten könnten eine Situation herbeiführen, in der der Ausfall eines einzelnen Satelliten innerhalb weniger Jahre eine Kettenreaktion von Ausfällen vieler weiterer Satelliten auslösen könnte. [ 4 ]

Tests von Anti-Satelliten-Raketen

1985 wurde die erste Antisatellitenrakete (ASAT) zur Zerstörung eines Satelliten eingesetzt. Der amerikanische ASAT-Test ASM-135 von 1985 führte dazu, dass der Satellit Solwind P78-1 in einer Höhe von 555 Kilometern (345 Meilen) von der 14 Kilogramm (31 Pfund) schweren Nutzlast mit einer Geschwindigkeit von 24.000 Kilometern pro Stunde (15.000 Meilen pro Stunde; 6,7 km/s) getroffen wurde. Als die NASA von den Plänen der US-Luftwaffe für den Solwind-ASAT-Test erfuhr, modellierte sie die Auswirkungen des Tests und kam zu dem Schluss, dass die durch die Kollision entstandenen Trümmer noch bis Ende der 1990er-Jahre im Orbit verbleiben würden. Dies zwang die NASA, den Schutz ihrer geplanten Raumstation vor Trümmern zu verbessern. [ 17 ]

Am 11. Januar 2007 führte die Volksrepublik China einen Test einer Anti-Satelliten-Rakete durch , bei dem einer ihrer Wettersatelliten vom Typ FY-1C als Ziel ausgewählt wurde. Die Kollision ereignete sich in einer Höhe von 865 Kilometern, als der 750 Kilogramm schwere Satellit frontal von einer kinetischen Nutzlast getroffen wurde, die mit einer Geschwindigkeit von 8 km/s aus entgegengesetzter Richtung flog. Die entstandenen Trümmer umkreisen die Erde in einer mittleren Höhe von über 850 Kilometern und werden voraussichtlich Jahrzehnte oder Jahrhunderte in der Umlaufbahn verbleiben. [ 18 ]

Die Zerstörung des Satelliten Kosmos 1408 durch eine russische ASAT-Rakete am 15. November 2021 erzeugte eine große Trümmerwolke. 1500 Trümmerteile wurden bereits erfasst, weitere Hunderttausende sind schätzungsweise zu klein, um verfolgt zu werden. Da sich der Satellit in einer polaren Umlaufbahn befand und seine Trümmer in Höhen zwischen 300 und 1000 Kilometern (190 und 620 Meilen) verstreut sind, besteht die Gefahr einer Kollision mit jedem Satelliten in der erdnahen Umlaufbahn (LEO), einschließlich der Internationalen Raumstation (ISS) und der chinesischen Raumstation Tiangong. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]

Raketenexplosion in China

Ein bedeutendes Ereignis im Zusammenhang mit dem Kessler-Syndrom ereignete sich am 9. August 2024, als eine chinesische Trägerrakete vom Typ Langer Marsch 6A in der erdnahen Umlaufbahn auseinanderbrach und eine Wolke aus Hunderten von Trümmerteilen erzeugte. Das US Space Command bestätigte den Auseinanderbruch, der von mehreren Organisationen zur Überwachung von Weltraumschrott verfolgt wurde. Dabei entstanden mindestens 700 Fragmente, möglicherweise sogar mehr als 900. Die Trümmer stellen ein erhebliches Risiko für Satellitenkonstellationen in der erdnahen Umlaufbahn dar, insbesondere für solche, die unterhalb von 800 Kilometern kreisen, und können jahrelang im Orbit verbleiben, wodurch die Kollisionswahrscheinlichkeit steigt. Dieser Vorfall unterstreicht die anhaltenden Bedenken hinsichtlich Weltraumschrott und das zunehmende Risiko eines Kettenreaktionseffekts durch den Start weiterer Objekte in den Orbit. [ 22 ] Seit dem Jahr 2000 hat die Volksrepublik China mehr „tote Raketenmasse“ in langlebigen Umlaufbahnen angesammelt als der Rest der Welt zusammen. [ 23 ]

Entstehung und Zerstörung von Trümmern

Jeder Satellit, jede Raumsonde und jede bemannte Mission birgt das Potenzial, Weltraumschrott zu erzeugen . Das theoretische Kessler-Syndrom, das sich kaskadierend auswirkt, wird mit zunehmender Anzahl von Satelliten im Orbit wahrscheinlicher. Im Jahr 2025 wurde die Anzahl auf über 11.800 geschätzt [ 24 ] , wovon die meisten (7.135) zu Starlink , der Satellitenkonstellation von SpaceX , gehörten [ 25 ] . Im Jahr 2021 wurde die Anzahl der Weltraumschrottteile auf 600.000 mit einer Größe von 1 bis 10 cm und die der größeren Teile auf 23.000 geschätzt [ 26]. Durchschnittlich wird jedes Jahr ein Satellit durch eine Kollision mit anderen Satelliten oder Weltraumschrott zerstört [ 27 ] [ 28 ] . Bis 2009 gab es vier Kollisionen zwischen katalogisierten Objekten, darunter eine Kollision zwischen zwei Satelliten [ 4 ] .

Der Orbitalzerfall verläuft in Höhen, in denen der Luftwiderstand vernachlässigbar ist, deutlich langsamer. Geringer Luftwiderstand , Mondstörungen und der Widerstand des Sonnenwinds können Trümmer allmählich in niedrigere Höhen absinken lassen, wo die Fragmente schließlich wieder in die Erdatmosphäre eintreten. Dieser Prozess kann jedoch in sehr großen Höhen Jahrtausende dauern. [ 29 ]

Implikationen

Abbildung (nicht maßstabsgetreu) erstellt anhand von Modellen, die zur Verfolgung von Weltraumschrott im Erdorbit (Stand: Juli 2009) verwendet wurden.

Das Kessler-Syndrom ist aufgrund des Dominoeffekts und der sich selbst verstärkenden Rückkopplung problematisch . Bei Kollisionen zwischen Objekten mit beträchtlicher Masse werden durch die Wucht des Aufpralls Trümmerteile abgesprengt . Diese Fragmente können dann andere Objekte treffen und so noch mehr Weltraumschrott erzeugen. Sollte es zu einer ausreichend großen Kollision oder Explosion kommen, beispielsweise zwischen einer Raumstation und einem ausgedienten Satelliten oder infolge feindlicher Aktionen im Weltraum, könnte die resultierende Trümmerkaskade die Aussichten auf die langfristige Funktionsfähigkeit von Satelliten, insbesondere in niedrigen Erdumlaufbahnen, extrem beeinträchtigen. [ 30 ] [ 31 ] Selbst ein katastrophales Kessler-Szenario in der LEO würde jedoch nur ein minimales Risiko für Starts jenseits der LEO oder für Satelliten in mittleren Erdumlaufbahnen (MEO) oder geosynchronen Umlaufbahnen (GEO) darstellen. [ 32 ] Die katastrophalen Szenarien prognostizieren einen Anstieg der Anzahl von Kollisionen pro Jahr, im Gegensatz zu einer physikalisch unüberwindbaren Barriere für die Weltraumforschung, wie sie in höheren Umlaufbahnen auftritt. [ 33 ]

Als Lösung für das Fermi-Paradoxon

Einige Astronomen haben das Kessler-Syndrom als mögliche oder wahrscheinliche Lösung für das Fermi-Paradoxon – das Fehlen jeglicher Anzeichen außerirdischen Lebens im Universum – postuliert. Jede intelligente Zivilisation, die den Weltraum bereist, könnte durch das Kessler-Syndrom letztendlich alle sicheren Umlaufbahnen zerstören und sich so auf ihrem Heimatplaneten gefangen halten. [ 34 ] Ein solches Ergebnis wäre selbst bei robusten Maßnahmen zur Weltraumverschmutzungskontrolle denkbar, da ein einzelner böswilliger Akteur auf einem Planeten ein Kessler-Syndrom auslösen könnte. [ 35 ] Die Menschheit könnte einem ähnlichen Schicksal entgegengehen und sich bald auf der Erde gefangen halten, ohne Zukunft als raumfahrende Zivilisation. [ 36 ] Einige Exoplanetenforscher haben versucht, andere Planeten nach Anzeichen einer Kessler-Syndrom-Kaskade als Indiz für intelligentes Leben abzusuchen. [ 37 ]

Vermeidung und Reduzierung

Die Entwickler neuer Fahrzeuge oder Satelliten müssen häufig gemäß den Vorgaben der Internationalen Fernmeldeunion ( ITU) [ 38 ] nachweisen, dass diese am Ende ihrer Lebensdauer sicher entsorgt werden können, beispielsweise durch einen kontrollierten Wiedereintritt in die Atmosphäre oder durch einen Transfer in eine Friedhofsbahn . [ 39 ] Für US-Starts oder Satelliten, die in US-Territorien senden sollen – um eine Lizenz für die Erbringung von Telekommunikationsdiensten in den Vereinigten Staaten zu erhalten –, verlangte die Federal Communications Commission (FCC) , dass alle geostationären Satelliten, die nach dem 18. März 2002 gestartet wurden, nach Ende ihrer Betriebszeit in eine Friedhofsbahn überführt werden. [ 39 ] Auch die Vorschriften der US-Regierung fordern einen Plan zur Entsorgung von Satelliten nach Missionsende: Wiedereintritt in die Atmosphäre, Transfer in eine Lagerbahn oder direkte Bergung. [ 40 ]

Ein vorgeschlagenes energieeffizientes Verfahren zum Deorbitieren eines Raumfahrzeugs aus dem mittleren Erdorbit besteht darin, es in eine Umlaufbahn zu bringen, die in einer instabilen Resonanz mit der Sonne oder dem Mond steht und den Bahnzerfall beschleunigt. [ 41 ] [ 42 ]

Eine vorgeschlagene Technologie zur Beseitigung von Fragmenten mit einer Größe von 1 bis 10 cm ( 1/2 bis 4 Zoll) ist der Laserbesen , ein geplanter Multimegawatt-Laser für den Einsatz auf der Erdoberfläche, der Trümmerteile zum Wiedereintritt in die Erdatmosphäre bringen könnte: Die vom Laser getroffene Seite der Trümmer würde abgetragen und einen Schub erzeugen, der die Exzentrizität der Fragmentreste so lange verändert , bis diese wieder in die Erdatmosphäre eintreten und harmlos verglühen. [ 43 ]

Die ESA und das Schweizer Start-up-Unternehmen ClearSpace planen eine Mission zur Entfernung des Satelliten PROBA-1 aus der Umlaufbahn. [ 44 ]

Mögliche Bedenken

Eine Analyse ergab, dass von den 50 „statistisch besorgniserregendsten“ Trümmerobjekten in der erdnahen Umlaufbahn die 20 wichtigsten allesamt Oberstufen des SL-16- Triebwerks waren. [ 45 ]

Der Satellit Envisat ist ein großer, inaktiver Satellit mit einer Masse von 8.211 kg, der in 785 km Höhe die Erde umkreist. In dieser Höhe ist die Trümmerbelastung besonders hoch – jährlich passieren voraussichtlich zwei katalogisierte Objekte in einem Abstand von etwa 200 m an Envisat vorbei [ 46 ] – und diese Zahl dürfte noch steigen. Don Kessler prognostizierte 2012, dass Envisat durch eine Kollision in den nächsten 150 Jahren, in denen er im Orbit verbleibt, leicht zu einem bedeutenden Verursacher von Weltraumschrott werden könnte. [ 46 ]

Das Starlink-Programm von SpaceX gibt Anlass zur Sorge, dass sich das Risiko des Kessler-Syndroms durch die große Anzahl an Satelliten im erdnahen Orbit (LEO) deutlich verschärfen könnte, da das Programm die Anzahl der Satelliten im LEO mehr als verdoppeln will. [ 44 ] [ 47 ] SpaceX entgegnete, dass viele Starlink-Satelliten in einer niedrigeren Höhe von 550 km (340 Meilen) gestartet werden, um eine geringere Latenz zu erreichen (im Vergleich zu den ursprünglich geplanten 1.150 km (710 Meilen)). Defekte Satelliten oder Trümmer würden daher voraussichtlich innerhalb von fünf Jahren, auch ohne Antrieb, aufgrund des Luftwiderstands in die Erdatmosphäre eintreten. [ 48 ]

Aktueller Status

Anelí Bongers und José L. Torres kalibrierten 2023 ein ökonomisches Modell, um einen Schwellenwert von 72.000 Satelliten zu ermitteln, der ein Kessler-Syndrom verhindern soll. Sie untersuchten die einzigartigen negativen externen Effekte von Weltraummüll und wiesen darauf hin, dass sich Weltraummüll aufgrund seiner direkten Auswirkungen auf Sachanlagen von anderen Umweltverschmutzungsformen unterscheidet . Die Autoren betonen, dass das Modell vereinfacht ist und nicht zwischen LEO und GEO unterscheidet. Sie erklären: „Diese Zahl sollte als erste Annäherung an die ökonomische Kapazität des Weltraums, gemessen an der Anzahl eines repräsentativen Satelliten, betrachtet werden.“ Sie regen weitere ökonomische Analysen von Weltraumaktivitäten an, um Strategien zur Vermeidung von Weltraummüll zu entwickeln. [ 49 ]

Jon Kelvey merkte 2024 in einem Übersichtsartikel an: „Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat noch keinen Konsens darüber erzielt, ob das Kessler-Syndrom bereits begonnen hat oder, falls es noch nicht begonnen hat, wie schwerwiegend es sein wird, wenn es beginnt. Es besteht jedoch Einigkeit darüber, dass das Grundkonzept schlüssig ist und dass die Raumfahrtgemeinschaft ihre Praktiken verbessern muss.“ [ 44 ]

Eine Analyse aus dem Jahr 2025 ergab, dass ein starker Sonnensturm die Fähigkeit von Satelliten zur Ausweichmanöver so lange beeinträchtigen könnte, dass es zu Kollisionen kommt und dadurch möglicherweise ein Kessler-Syndrom ausgelöst wird. Es blieben weniger als drei Tage Zeit zum Reagieren. [ 50 ] Dies war deutlich gravierender als 2018, als sich weniger Satelliten im Orbit befanden. [ 50 ] Die Kollisionsrealisierungs- und Schadensuhr (CRASH-Uhr) wurde für Berechnungen im Zusammenhang mit Sonnenstürmen entwickelt, da das Kessler-Syndrom einen jahrzehntelangen Prozess voraussagt. [ 51 ]

In der Fiktion

  • Im Manga/Anime Planetes aus dem Jahr 2003 versucht eine Terrororganisation, die Weltraumverteidigungsfront, eine Kessler-Syndrom-Katastrophe herbeizuführen, indem sie einen Satelliten im Orbit mit der Raumstation Sieben kollidieren lässt. Dadurch würde die Erde vom Mond und seiner einzigen Helium-3-Quelle abgeschnitten, die zur primären Energiequelle in diesem Universum geworden ist.
  • Der Film Gravity aus dem Jahr 2013 schildert eine Katastrophe, die dem Kessler-Syndrom ähnelt, als Auslöser der Handlung, nachdem Russland einen alten Satelliten abgeschossen hat. [ 52 ] Sie wurde als „Kessler-Syndrom auf Steroiden, das den Gesetzen der Physik trotzt“ beschrieben. [ 44 ]
  • Neal Stephensons Roman „ Seveneves“ aus dem Jahr 2015 beginnt mit der unerklärlichen Explosion des Mondes in sieben große Teile, der darauf folgenden Entstehung einer Trümmerwolke durch Kollisionen nach dem Kessler-Syndrom und dem schließlich einsetzenden Bombardement der Erdoberfläche durch Mondmeteoriten. [ 53 ]
  • In Ace Combat 7: Skies Unknown (2019) führen nach der Schlacht über Farbanti gleichzeitige oseanische und eruseanische Anti-Satelliten -Operationen zu einem Kessler-Syndrom, wodurch die Satellitensysteme des Planeten demontiert werden und es zu einem nahezu vollständigen Zusammenbruch der Kommunikation kommt.

Siehe auch

Zitate

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  34. ^ Forgan 2019 , S. 227: „Wenn es nicht in der Lage ist, emissionsfreie Raumschiffstarts durchzuführen (oder seine Umweltverschmutzung vollständig zu beseitigen), dann wird es schließlich dem Kessler-Syndrom erliegen, mit potenziell drastischen Folgen für die zukünftige Nutzung des Weltraums und wahrscheinlich zivilisationsvernichtenden Auswirkungen.“
  35. ^ Stevens, Forgan & O'Malley-James 2016 , S. 340: „Wenn eine Zivilisation untergeht, verringert sich die Fähigkeit großer Weltraumstrukturen, Trümmer- und Meteoriteneinschlägen auszuweichen, und ein Kessler-Syndrom könnte bereits bei geringerer Objektdichte eintreten. Selbst wenn eine Zivilisation nicht untergeht, könnten böswillige Aktivitäten die erdnahe Umlaufbahn verwüsten, was wiederum zum Zusammenbruch führen könnte.“
  36. ^ Hamilton 2022 , S. 43: „Die Auswirkungen des Kessler-Syndroms werden die Zeitspanne, in der die Menschheit eine Ein-Planeten-Zivilisation bleibt, dramatisch verlängern. Neben den potenziellen Risiken, die sich aus dem Verlust wichtiger Weltraumtechnologien ergeben, wäre eine vom Festland eingeschlossene Menschheit zahlreichen anderen existenziellen Risiken ausgesetzt, darunter der letztendlichen Erschöpfung der Ressourcen der Erde.“
  37. ^Lehman 2023, p. 3: "Space debris is considered such a threat to the advancement of humanity that some researchers are considering using Kessler rings of debris around planets as a potential signature of extraterrestrial life that has wiped itself out."
  38. ^"Recommendation ITU-R S.1003-2"(PDF). Archived(PDF) from the original on 14 June 2021. Retrieved 18 July 2020.
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Bibliographie

Weiterführende Literatur

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  • Ein Artikel von Glenn Harlan Reynolds in der Juli-Ausgabe 2009 von Popular Mechanics behandelt das Kessler-Syndrom im Zusammenhang mit der Satellitenkollision im Februar 2009 und erörtert, wie das Völkerrecht das Problem angehen muss, um künftige Vorfälle zu verhindern: Reynolds, GH (2009, Juli). „Kollisionskurs“. Popular Mechanics , S. 50–52.
  • Dokumentation: Collision Point: Das Rennen um die Säuberung des Weltraums (Länge: 22 Minuten 28 Sekunden), enthalten im Bonusmaterial der Blu-ray Disc zum Film Gravity .