Weltraumschrott

Weltraumschrott (auch bekannt als Weltraummüll , Weltraumverschmutzung ^{[ 1 ]} , Weltraumabfall , Weltraummüll oder kosmischer Schutt ^{[ 2 ]} ) sind ausgediente, von Menschenhand geschaffene Objekte im Weltraum – hauptsächlich in der Erdumlaufbahn – ,  die keine Funktion mehr erfüllen. Dazu gehören verlassene Raumfahrzeuge (nicht funktionsfähige Raumfahrzeuge und ausrangierte Trägerraketenstufen), missionsbedingte Trümmer und Bruchstücke, die beim Auseinanderbrechen von ausgedienten Raketenkörpern und Raumfahrzeugen entstehen. Neben verlassenen, von Menschenhand geschaffenen Objekten in der Umlaufbahn umfasst Weltraumschrott auch Fragmente aus Zerfall, Erosion oder Kollisionen ; erstarrte Flüssigkeiten, die aus Raumfahrzeugen ausgestoßen wurden; unverbrannte Partikel von Feststoffraketenmotoren; und sogar Farbsplitter. Weltraumschrott stellt eine Gefahr für Raumfahrzeuge dar. ^{[ 3 ]}

Weltraummüll stellt typischerweise eine negative externe Wirkung dar. Er verursacht externe Kosten für Dritte, die bereits durch den Start oder die Nutzung eines Raumfahrzeugs in der erdnahen Umlaufbahn entstehen. Diese Kosten werden vom Trägerunternehmen oder Nutzlastbesitzer in der Regel weder berücksichtigt noch vollständig erfasst ^{[ 4 ] [ 5 ] . [ 6 ] [ 1 ] [ 7 ]}

Mehrere bemannte und unbemannte Raumfahrzeuge wurden durch Weltraumschrott beschädigt oder zerstört. Die Messung, Minderung und mögliche Beseitigung von Weltraumschrott wird von einigen Akteuren der Raumfahrtindustrie durchgeführt . ^{[ 8 ]}

Laut den Weltraumumweltstatistiken der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) vom April 2025 befinden sich 40.230 künstliche Objekte in der Erdumlaufbahn, die regelmäßig von Weltraumüberwachungsnetzwerken erfasst und in deren Katalog geführt werden. ^{[ 8 ]}

Dies sind jedoch nur Objekte, die groß genug sind, um verfolgt zu werden, und sich in einer Umlaufbahn befinden, die eine Verfolgung ermöglicht. Satellitentrümmer in einer Molnija-Umlaufbahn , wie beispielsweise die Kosmos- Oko -Serie, befinden sich möglicherweise zu hoch über der Nordhalbkugel, um verfolgt werden zu können. ^{[ 9 ]} Im Januar 2019 befanden sich schätzungsweise mehr als 128 Millionen Trümmerteile mit einem Durchmesser von weniger als 1 cm, etwa 900.000 Trümmerteile mit einem Durchmesser von 1–10 cm und rund 34.000 Trümmerteile mit einem Durchmesser von mehr als 10 cm in der Erdumlaufbahn. ^{[ 8 ]} Werden die kleinsten künstlichen Weltraumtrümmer (Farbsplitter, Feststoffraketenabgaspartikel usw.) mit Mikrometeoriten zusammengefasst , bezeichnen Raumfahrtagenturen sie mitunter als MMOD (Mikrometeoriten und Orbitaltrümmer).

Kollisionen mit Trümmerteilen stellen eine Gefahr für Raumfahrzeuge dar. Selbst kleinste Objekte verursachen Schäden, die mit Sandstrahlen vergleichbar sind , insbesondere an Solarzellen und Optiken wie Teleskopen oder Sternsensoren , die nicht ohne Weiteres durch einen ballistischen Schutzschild geschützt werden können . ^{[ 10 ]}

Unterhalb von 2.000 km Höhe sind Trümmerteile dichter als Meteoroiden . Sie bestehen größtenteils aus Staub von Feststoffraketenmotoren, Oberflächenerosionsrückständen wie Farbsplittern und gefrorenem Kühlmittel sowjetischer atomgetriebener Satelliten . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} Zum Vergleich: Die Internationale Raumstation (ISS) umkreist die Erde in einer Höhe von 300–400 km, während die beiden jüngsten größeren Trümmerereignisse – der chinesische Antisatellitenwaffentest 2007 und die Satellitenkollision 2009 – in einer Höhe von 800 bis 900 km stattfanden. ^{[ 14 ]} Die ISS verfügt über einen Whipple-Schutzschirm, der sie vor Beschädigungen durch kleinere Weltraumtrümmer schützt. Bekannte Trümmerteile mit einer Kollisionswahrscheinlichkeit von über 1/10.000 werden durch Ausweichmanöver der Station umgangen .

According to a report published in January 2025, scientists are encouraging vigilance around closing airspace more often to avoid collisions between airline flights and space debris reentering the earth's atmosphere amid an increasing volume of both.^[15] Following a destructive event, the explosion of SpaceX's Starship Flight 7 on January 16, 2025, the US Federal Aviation Administration (FAA) slowed air traffic in the area where debris was falling. This prompted several aircraft to request diversion because of low fuel levels while they were holding outside the Debris Response Area.^[16]

Space debris began to accumulate in Earth orbit with the launch of the first artificial satellite, Sputnik 1, launched into orbit in October 1957. But even before this event, humans might have produced ejecta that became space debris, as in the August 1957 Pascal B test.^[17][18] Space debris for example was ejected in 1957 purposefully from an Aerobee launch system in a likely failed attempt to reach for the first time escape velocity from Earth, and therefore space beyond Earth.^[19][20] Going back further, natural ejecta from Earth has entered orbit.

After the launch of Sputnik, the North American Aerospace Defense Command (NORAD) began compiling a database (the Space Object Catalog) of all known rocket launches and objects reaching orbit, including satellites, protective shields and upper-stages of launch vehicles. NASA later published modified versions of the database in two-line element sets,^[21] and beginning in the early 1980s, they were republished in the CelesTrak bulletin board system.^[22]

Die NORAD-Beobachter, die die Datenbank speisten, kannten weitere Objekte im Orbit, von denen viele durch Explosionen im Orbit entstanden waren. ^{[ 23 ]} Einige wurden in den 1960er Jahren im Rahmen von Tests mit Antisatellitenwaffen (ASAT) absichtlich herbeigeführt , andere entstanden durch die Explosion von Raketenstufen im Orbit, da sich Resttreibstoff ausdehnte und die Tanks beschädigte. Um die Modellierung der Orbitalentwicklung und des Orbitalzerfalls zu verbessern, wurden schrittweise detailliertere Datenbanken und Trackingsysteme, darunter Gabbard-Diagramme, entwickelt. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Als die NORAD-Datenbank in den 1970er Jahren öffentlich zugänglich wurde, wurden Techniken, die für den Asteroidengürtel entwickelt worden waren, auf die Untersuchung bekannter künstlicher Satellitenobjekte angewendet.

Zeit und natürliche Gravitations-/Atmosphäreneffekte tragen zur Beseitigung von Weltraumschrott bei. Es wurden auch verschiedene technologische Ansätze vorgeschlagen, die jedoch größtenteils nicht umgesetzt wurden. Zahlreiche Wissenschaftler haben festgestellt, dass systemische Faktoren – politischer, rechtlicher, wirtschaftlicher und kultureller Natur – das größte Hindernis für die Säuberung des erdnahen Weltraums darstellen. Es gab bisher kaum kommerzielle Anreize zur Reduzierung von Weltraumschrott, da die damit verbundenen Kosten nicht dem Verursacher, sondern allen Nutzern des Weltraums, die von Weltraumtechnologie und -wissen profitieren, zur Last fallen. Es wurden verschiedene Vorschläge zur Schaffung von Anreizen zur Reduzierung von Weltraumschrott unterbreitet. Diese würden Unternehmen dazu bewegen, den wirtschaftlichen Nutzen einer stärkeren Reduzierung von Weltraumschrott zu erkennen, als es die bestehenden staatlichen Vorgaben erfordern. ^{[ 26 ]} 1979 gründete die NASA das Orbital Debris Program , um Maßnahmen zur Vermeidung von Weltraumschrott in der Erdumlaufbahn zu erforschen. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

In den 1980er Jahren versuchten die NASA und andere US-amerikanische Organisationen, die Zunahme von Weltraumschrott einzudämmen. Ein Lösungsansatz wurde 1981 von McDonnell Douglas für die Delta-Trägerrakete erprobt : Die Boosterstufe entfernte sich von ihrer Nutzlast und ließ den restlichen Treibstoff aus ihren Tanks ab. ^{[ 29 ]} Dadurch wurde eine Quelle für den Druckaufbau in den Tanks beseitigt, der zuvor zu deren Explosionen und der Entstehung von zusätzlichem Weltraumschrott geführt hatte. ^{[ 30 ]} Andere Länder zögerten, diese Maßnahme zu übernehmen, und insbesondere aufgrund zahlreicher Starts der Sowjetunion verschärfte sich das Problem im Laufe des Jahrzehnts. ^{[ 31 ]}

A new battery of studies followed as NASA, NORAD, and others attempted to better understand the orbital environment, with each adjusting the number of pieces of debris in the critical-mass zone upward. Although in 1981 (when Schefter's article was published) the number of objects was estimated at 5,000,^[23] new detectors in the Ground-based Electro-Optical Deep Space Surveillance system found new objects. By the late 1990s, it was thought that most of the 28,000 launched objects had already decayed and about 8,500 remained in orbit.^[32] By 2005 this was adjusted upward to 13,000 objects remaining in orbit,^[33] and a 2006 study increased the number to 19,000 as a result of an ASAT and a satellite collision.^[34] In 2011, NASA said that 22,000 objects were being tracked.^[35]

A 2006 NASA model suggested that if no new launches took place, the environment would retain the then-known population until about 2055, when it would increase on its own.^[36][37] Richard Crowther of Britain's Defence Evaluation and Research Agency said in 2002 that he believed the cascade would begin about 2015.^[38] The US National Academy of Sciences, summarizing the professional view, noted widespread agreement that two bands of LEO space – 900 to 1,000 km (620 mi) and 1,500 km (930 mi) – were already past critical density.^[39]

In the 2009 CEAS European Air and Space Conference, University of Southampton researcher Hugh Lewis predicted that the threat from space debris would rise 50 percent in the next decade and quadruple in the next 50 years. As of 2009, more than 13,000 close calls were tracked weekly.^[40]

A 2011 report by the US National Research Council warned NASA that the amount of orbiting space debris was at a critical level. According to some computer models, the amount of space debris "has reached a tipping point, with enough currently in orbit to continually collide and create even more debris, raising the risk of spacecraft failures." The report called for international regulations limiting debris and research of disposal methods.^[41]

• Bis Mitte 1994 waren 68 Auseinanderbrüche oder Trümmerereignisse („anomale Ereignisse“) im Zusammenhang mit Satelliten der ehemaligen Sowjetunion/Russland verzeichnet worden, und 18 ähnliche Ereignisse wurden mit Raketenkörpern und anderen antriebstechnisch bedingten Betriebsresten entdeckt. ^{[ 42 ]}
• Bis 2009 wurden 19.000 Trümmerteile mit einem Durchmesser von über 5 cm (2 Zoll) vom United States Space Surveillance Network erfasst . ^{[ 14 ]}
• Im Juli 2013 befanden sich schätzungsweise mehr als 170 Millionen Trümmerteile mit einer Größe von weniger als 1 cm (0,4 Zoll), etwa 670.000 Teile mit einer Größe von 1–10 cm und ungefähr 29.000 größere Teile im Orbit. ^{[ 43 ]}
• Im Juli 2016 umkreisten fast 18.000 künstliche Objekte die Erde, ^{[ 44 ]} darunter 1.419 operationelle Satelliten. ^{[ 45 ]}
• Im Oktober 2019 befanden sich fast 20.000 künstliche Objekte in der Erdumlaufbahn ^{[ 46 ]} , darunter 2.218 operationelle Satelliten. ^{[ 47 ]}

Im Januar 2019 wurde die Anzahl der Trümmerteile mit einem Durchmesser von weniger als 1 cm auf über 128 Millionen geschätzt, die Anzahl der Teile mit einem Durchmesser zwischen 1 und 10 cm auf etwa 900.000. Die Anzahl der großen Trümmerteile (definiert als 10 cm Durchmesser oder größer ^{[ 48 ]} ) betrug 2019 34.000 ^{[ 8 ]} und wird bis Juni 2023 auf mindestens 37.000 ansteigen ^{[ 49 ]} . Die technische Messgrenze liegt bei ca. 3 mm ^{[ 50 ] .}

Im Jahr 2020 befanden sich 8.000 Tonnen Weltraumschrott im Orbit, eine Zahl, die voraussichtlich noch steigen wird. ^{[ 51 ]}

In den erdnächsten Umlaufbahnen – weniger als 2.000 km Höhe , auch als erdnahe Umlaufbahn (LEO) bezeichnet – gab es traditionell wenige „universelle Umlaufbahnen“, in denen sich eine Vielzahl von Satelliten in bestimmten Bahnen befindet (im Gegensatz zur geostationären Umlaufbahn ( GEO ), die von über 500 Satelliten genutzt wird ). Derzeit beträgt die Streuung der Satelliten im LEO 85 %. Dies begann sich 2019 zu ändern, als mehrere Unternehmen mit dem Aufbau erster Phasen von Satelliteninternet-Konstellationen begannen . Diese Konstellationen werden viele universelle Umlaufbahnen im LEO mit 30 bis 50 Satelliten pro Bahnebene und -höhe umfassen. Traditionell befinden sich in den am stärksten frequentierten LEO-Umlaufbahnen sonnensynchrone Satelliten , die einen konstanten Winkel zwischen Sonne und Bahnebene beibehalten . Dies erleichtert die Erdbeobachtung durch einen gleichmäßigen Sonnenstand und eine konstante Beleuchtung. Sonnensynchrone Umlaufbahnen sind polar , das heißt, sie durchqueren die Polargebiete. LEO-Satelliten umkreisen die Erde in vielen Ebenen, typischerweise bis zu 15 Mal am Tag, was zu häufigen Annäherungen zwischen den Objekten führt. Die Dichte der Satelliten – sowohl aktiver als auch außer Betrieb genommener – ist im LEO deutlich höher. ^{[ 52 ]}

Umlaufbahnen werden durch Gravitationsstörungen beeinflusst (im erdnahen Orbit (LEO) beispielsweise durch die Unebenheit des Erdgravitationsfeldes aufgrund von Dichteschwankungen auf der Erde), und Kollisionen können aus jeder Richtung erfolgen. Die durchschnittliche Aufprallgeschwindigkeit bei Kollisionen im erdnahen Orbit beträgt 10 km/s, wobei aufgrund der Bahnexzentrizität Maximalwerte von über 14 km/s erreicht werden können . ^{[ 53 ]} Die Satellitenkollision von 2009 erfolgte mit einer Annäherungsgeschwindigkeit von 11,7 km/s (26.000 mph) ^{[ 54 ]} und erzeugte über 2.000 große Trümmerteile. ^{[ 55 ]} Diese Trümmerteile kreuzen zahlreiche andere Umlaufbahnen und erhöhen das Risiko von Kollisionen mit anderen Satelliten.

Es wird angenommen, dass eine ausreichend große Kollision von Raumfahrzeugen potenziell einen Kaskadeneffekt auslösen oder sogar bestimmte erdnahe Umlaufbahnen für den langfristigen Einsatz durch Satelliten unbrauchbar machen könnte – ein Phänomen, das als Kessler-Syndrom bekannt ist . ^{[ 56 ]} Der theoretische Effekt wird als eine unkontrollierbare Kettenreaktion von Kollisionen prognostiziert, die die Anzahl und Dichte von Weltraumschrott in erdnahen Umlaufbahnen exponentiell erhöhen könnte und vermutlich ab einer bestimmten kritischen Dichte eintritt. ^{[ 57 ]}

Bemannte Raumfahrtmissionen finden meist in Höhen von 400 km (250 Meilen) und darunter statt, wo der Luftwiderstand dazu beiträgt, Zonen von Trümmerteilen zu befreien. Die Dichte der oberen Atmosphäre ist in keiner bestimmten Umlaufbahnhöhe konstant; sie variiert aufgrund von Gezeitenkräften und dehnt sich im Laufe der Zeit aufgrund von Weltraumwetter aus oder zieht sich zusammen . ^{[ 58 ]} Diese langfristigen Effekte können den Luftwiderstand in niedrigeren Höhen erhöhen; die Ausdehnung in den 1990er Jahren trug zur geringeren Trümmerdichte bei. ^{[ 59 ]} Ein weiterer Faktor waren die wenigeren Starts Russlands; die Sowjetunion führte die meisten ihrer Starts in den 1970er und 1980er Jahren durch. ^{[ 60 ] : 7}

In größeren Höhen, wo der Luftwiderstand geringer ist, dauert der Bahnzerfall länger. Geringer Luftwiderstand , Mond- und Erdanziehungskräfte , Sonnenwind und Strahlungsdruck der Sonne können Trümmer allmählich in niedrigere Höhen befördern (wo sie zerfallen), doch in sehr großen Höhen kann dies Jahrhunderte dauern. ^{[ 61 ]} Obwohl hochgelegene Umlaufbahnen seltener genutzt werden als LEO-Umlaufbahnen und das Problem langsamer auftritt, nähern sich die Zahlen dem kritischen Schwellenwert schneller. ^{[ 62 ]}

Viele Kommunikationssatelliten befinden sich in geostationären Umlaufbahnen (GEO), wo sie sich über bestimmten Zielen gruppieren und dieselbe Umlaufbahn nutzen. Obwohl die Geschwindigkeiten zwischen GEO-Objekten gering sind, nimmt ein ausgedienter Satellit (wie beispielsweise Telstar 401 ) eine geosynchrone Umlaufbahn ein. Seine Bahnneigung erhöht sich dabei um etwa 0,8° und seine Geschwindigkeit um etwa 160 km/h (99 mph) pro Jahr. Die Aufprallgeschwindigkeit erreicht einen Höchstwert von etwa 1,5 km/s (0,93 mi/s). Bahnstörungen verursachen eine Längendrift des nicht mehr funktionsfähigen Satelliten und eine Präzession der Bahnebene. Nahe Begegnungen (innerhalb von 50 Metern) werden auf eine pro Jahr geschätzt. ^{[ 63 ]} Die Trümmer einer Kollision stellen zwar ein geringeres kurzfristiges Risiko dar als eine Kollision in einer erdnahen Umlaufbahn (LEO), der Satellit würde jedoch höchstwahrscheinlich funktionsunfähig werden. Große Objekte wie Solarsatelliten sind besonders kollisionsgefährdet. ^{[ 64 ]}

Obwohl die ITU nun den Nachweis verlangt, dass ein Satellit am Ende seiner Lebensdauer aus seiner Umlaufbahn entfernt werden kann, deuten Studien darauf hin, dass dies nicht ausreicht. ^{[ 65 ]} Da die geostationäre Umlaufbahn (GEO) zu weit entfernt ist, um Objekte unter einem Meter genau zu vermessen, ist die genaue Natur des Problems noch nicht vollständig geklärt. ^{[ 66 ]} Satelliten könnten in freie Positionen in der GEO bewegt werden, was weniger Manöver erfordern und die Vorhersage ihrer zukünftigen Bewegung erleichtern würde. ^{[ 67 ]} Satelliten oder Trägerraketen in anderen Umlaufbahnen, insbesondere solche, die in der geostationären Transferumlaufbahn festsitzen , stellen aufgrund ihrer typischerweise hohen Überquerungsgeschwindigkeit ein zusätzliches Problem dar.

Trotz aller Bemühungen zur Risikominderung kam es zu Kollisionen von Raumfahrzeugen. Der Telekommunikationssatellit Olympus-1 der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) wurde am 11. August 1993 von einem Meteoroiden getroffen und anschließend in eine Friedhofsumlaufbahn gebracht . ^{[ 68 ]} Am 29. März 2006 wurde der russische Kommunikationssatellit Express-AM11 von einem unbekannten Objekt getroffen und dadurch außer Gefecht gesetzt; ^{[ 69 ]} die Ingenieure hatten jedoch genügend Zeit, mit dem Satelliten in Kontakt zu treten, um ihn in eine Friedhofsumlaufbahn zu bringen.

1958 brachten die Vereinigten Staaten Vanguard I in eine mittlere Erdumlaufbahn (MEO). Stand Oktober 2009 waren Vanguard I, die Oberstufe der Trägerrakete und die dazugehörigen Trümmerteile die ältesten noch im Orbit befindlichen künstlichen Weltraumobjekte und werden voraussichtlich bis nach dem Jahr 2250 dort verbleiben. ^{[ 72 ] [ 73 ]} Im Mai 2022 listete die Union of Concerned Scientists 5.465 betriebsbereite Satelliten von insgesamt 27.000 bekannten Trümmerteilen im Orbit, die von NORAD erfasst wurden. ^{[ 74 ] [ 75 ]}

Gelegentlich verbleiben Satelliten im Orbit, obwohl sie nicht mehr benötigt werden. Viele Länder schreiben vor, dass Satelliten am Ende ihrer Lebensdauer passiviert werden. Anschließend werden sie entweder in einen höheren, sogenannten Friedhofsorbit oder in einen niedrigeren, kurzfristigen Orbit gebracht. Selbst bei ordnungsgemäß in einen höheren Orbit gebrachten Satelliten besteht jedoch innerhalb von 50 Jahren eine Wahrscheinlichkeit von acht Prozent, dass sie beschädigt werden und Kühlmittel austritt. Das Kühlmittel gefriert zu Tröpfchen aus einer festen Natrium-Kalium-Legierung und erzeugt so weiteren Weltraumschrott. ^{[ 11 ] [ 76 ]}

Trotz Passivierungsverfahren bzw. vor deren Standardisierung sind zahlreiche Satelliten und Raketenstufen im Orbit explodiert oder auseinandergebrochen. So explodierte beispielsweise im Februar 2015 der Satellit DMSP-F13 ( Defense Meteorological Satellite Program Flight 13) der US-Luftwaffe im Orbit und erzeugte mindestens 149 Trümmerteile, die voraussichtlich jahrzehntelang dort verbleiben würden. ^{[ 77 ]} Später im selben Jahr zerbrach NOAA-16 , der nach einer Anomalie im Juni 2014 außer Betrieb genommen worden war, im Orbit in mindestens 275 Teile. ^{[ 78 ]} Bei älteren Programmen, wie den sowjetischen Satelliten Meteor 2 und Kosmos , führten Konstruktionsfehler nach der Außerbetriebnahme zu zahlreichen Auseinanderbrüchen – mindestens 68 bis 1994 –, was wiederum zu noch mehr Weltraumschrott führte. ^{[ 42 ]}

Zu den Weltraumtrümmern gehören ein Handschuh, den Astronaut Ed White beim ersten amerikanischen Weltraumausstieg (EVA) verlor, eine Kamera, die Michael Collins in der Nähe von Gemini 10 verlor, eine während der Mission STS-88 verlorene Wärmedecke , Müllsäcke, die sowjetische Kosmonauten während der 15-jährigen Betriebszeit der Raumstation Mir abwarfen ^{[ 79 ]} , ein Schraubenschlüssel und eine Zahnbürste. ^{[ 80 ]} Sunita Williams von STS-116 verlor während eines EVA eine Kamera. Bei einem EVA der Mission STS-120 zur Verstärkung eines gerissenen Solarpanels ging eine Zange verloren, und bei einem EVA der Mission STS-126 verlor Heidemarie Stefanyshyn-Piper eine kofferartige Werkzeugtasche. ^{[ 81 ]}

Ein erheblicher Teil der Trümmer stammt von Raketenoberstufen (z. B. der Inertial Upper Stage ), die aufgrund der Zersetzung von nicht entlüftetem Treibstoff auseinanderbrechen. ^{[ 82 ]} Der erste derartige Fall ereignete sich 1961 beim Start des Satelliten Transit-4a. Zwei Stunden nach Erreichen der Umlaufbahn explodierte die Ablestar -Oberstufe. Selbst nicht auseinanderbrechende Booster können ein Problem darstellen. Ein bekannter schwerwiegender Einschlag ereignete sich mit einer intakten Ariane- Trägerrakete. ^{[ 60 ] : 2}

Obwohl die NASA und die US-Luftwaffe mittlerweile eine Passivierung der Oberstufe vorschreiben, verzichten andere Trägerraketen – wie die der chinesischen und russischen Raumfahrtagenturen – darauf. Unterstufen, wie die Feststoffraketen des Space Shuttles oder die Saturn-IB- Trägerraketen des Apollo-Programms , erreichen keine Umlaufbahn. ^{[ 83 ]}

Beispiele:

• Zwei japanische H-2A-Raketen zerbrachen im Jahr 2006. ^{[ 84 ]}
• Eine russische Briz-M- Trägerstufe explodierte am 19. Februar 2007 im Orbit über Südaustralien. Die am 28. Februar 2006 gestartete Rakete, die den Kommunikationssatelliten Arabsat-4A an Bord hatte , versagte, bevor sie ihren Treibstoff vollständig verbraucht hatte. Obwohl die Explosion von Astronomen gefilmt wurde, war die Trümmerwolke aufgrund der Umlaufbahn nur schwer mit Radar zu erfassen. Bis zum 21. Februar 2007 wurden über 1000 Fragmente identifiziert. ^{[ 85 ] [ 86 ]} Ein weiterer Auseinanderbruch am 14. Februar 2007 wurde von Celestrak aufgezeichnet. ^{[ 87 ]}
• Eine weitere Briz-M-Rakete zerbrach am 16. Oktober 2012 nach einem fehlgeschlagenen Proton-M- Start am 6. August. Menge und Größe der Trümmerteile waren unbekannt. ^{[ 88 ]}
• Die zweite Stufe der Zenit-2 , von westlichen Regierungen als SL-16 bezeichnet, macht zusammen mit den zweiten Stufen der Wostok- und Kosmos- Trägerraketen etwa 20 % der Gesamtmasse des Weltraumschrotts im erdnahen Orbit (LEO) aus. ^{[ 89 ]} Eine Analyse der 50 statistisch besorgniserregendsten Trümmerobjekte im erdnahen Orbit ergab, dass die 20 größten allesamt Zenit-2-Oberstufen sind. ^{[ 90 ]}
• Eine Delta-II-Rakete, die 1989 die COBE-Raumsonde der NASA ins All befördert hatte, explodierte am 3. Dezember 2006. Dies geschah, obwohl der restliche Treibstoff bereits ins Weltall abgelassen worden war. ^{[ 84 ]}
• In den Jahren 2018–2019 zerbrachen drei verschiedene Atlas-V- Centaur -Zweitstufen. ^{[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]}
• Im Dezember 2020 bestätigten Wissenschaftler, dass es sich bei dem zuvor entdeckten erdnahen Objekt 2020 SO um Weltraumschrott einer Raketenstufe handelt, die 1966 gestartet wurde und die Erde und die Sonne umkreist. ^{[ 94 ]}
• Mindestens acht Delta-Raketen haben Weltraumschrott in der sonnensynchronen erdnahen Umlaufbahn verursacht. Die in den 1970er-Jahren verwendete Variante der Delta-Oberstufe erwies sich als anfällig für Explosionen im Orbit. Ab 1981 wurden Treibstoffabwurfmanöver – zur Entfernung überschüssigen Treibstoffs – zum Standard. Nach 1981 gestartete Delta-Raketenkörper wiesen keine schwerwiegenden Fragmentierungen mehr auf, einige der vor 1981 gestarteten explodierten jedoch weiterhin. 1991 zerbrach die Delta 1975-052B, 16 Jahre nach ihrem Start, was die Beständigkeit des Treibstoffs demonstrierte. ^{[ 95 ]}

Neben der unbeabsichtigten Entstehung von Weltraumschrott wurde dieser auch absichtlich durch die gezielte Zerstörung von Satelliten erzeugt. Dies geschah entweder als Test von Anti-Satelliten- oder Anti-Raketen-Technologien oder um die Untersuchung eines sensiblen Satelliten durch eine ausländische Macht zu verhindern. ^{[ 42 ]} Die Vereinigten Staaten führten über 30 Tests von Anti-Satelliten-Waffen (ASATs) durch, die Sowjetunion / Russland mindestens 27, China 10 und Indien mindestens einen. ^{[ 96 ] [ 97 ]} Zu den jüngsten ASATs zählten das Abfangen des chinesischen Satelliten FY-1C , die russischen Tests der PL-19 Nudol , das amerikanische Abfangen des Satelliten USA-193 und das Abfangen eines nicht näher bezeichneten aktiven Satelliten durch Indien . ^{[ 97 ]}

Eine frühere Quelle für Weltraumschrott waren die Tests von Antisatellitenwaffen (ASATs) durch die USA und die Sowjetunion in den 1960er und 1970er Jahren. Das Nordamerikanische Luft- und Weltraumverteidigungskommando (NORAD) erfasste nur Daten zu sowjetischen Tests; Trümmerteile von US-Tests wurden erst später identifiziert. ^{[ 98 ]} Als das Problem des Weltraumschrotts erkannt wurde, waren die umfangreichen ASAT-Tests bereits beendet. Das US- Programm 437 wurde 1975 eingestellt. ^{[ 99 ]}

Die USA nahmen ihre ASAT-Programme in den 1980er Jahren mit dem Vought ASM-135 ASAT wieder auf . Ein Test im Jahr 1985 zerstörte einen 1 Tonne schweren Satelliten in 525 km Höhe und erzeugte Tausende von Trümmerteilen mit einem Durchmesser von über 1 cm. In dieser Höhe führte der Luftwiderstand innerhalb eines Jahrzehnts zum Abfall der Umlaufbahn eines Großteils der Trümmer. De facto folgte ein Moratorium für solche Tests. ^{[ 100 ]}

Die chinesische Regierung wurde für die militärischen Folgen und die Menge an Weltraumschrott nach einem Anti-Satelliten-Raketentest im Jahr 2007 verurteilt [ 101 ^{] . Es} handelte sich um den größten Einzelvorfall dieser Art in der Geschichte (mit über 2.300 Teilen von der Größe eines Golfballs oder größer, über 35.000 Teilen mit einem Durchmesser von 1 cm oder größer und einer Million Teilen mit einem Durchmesser von 1 mm oder größer). Der Zielsatellit umkreiste die Erde in einer Höhe zwischen 850 km und 882 km, dem Bereich des erdnahen Weltraums mit der höchsten Satellitendichte. ^{[ 102 ]} Da der Luftwiderstand in dieser Höhe gering ist, sinken die Trümmer nur langsam zur Erde zurück. Im Juni 2007 manövrierte die NASA- Raumsonde Terra, um einen Einschlag der Trümmer zu vermeiden. ^{[ 103 ]} Brian Weeden, ein Offizier der US-Luftwaffe und Mitarbeiter der Secure World Foundation, merkte an, dass die Explosion eines chinesischen Satelliten im Jahr 2007 mehr als 3.000 einzelne Objekte von Weltraumschrott erzeugte, die anschließend verfolgt werden mussten. ^{[ 104 ]}

Am 20. Februar 2008 starteten die USA von der USS Lake Erie aus eine SM-3-Rakete, um einen defekten US-Spionagesatelliten zu zerstören, der vermutlich 450 kg des giftigen Treibstoffs Hydrazin an Bord hatte . Der Abschuss erfolgte in einer Entfernung von etwa 250 km. ^{[ 105 ]} Ziel des Raketenangriffs war es, die Menge an Trümmern zu minimieren, die (laut Kevin Chilton, dem Chef des Strategischen Kommandos des Pentagons) Anfang 2009 bereits verrottet waren. ^{[ 106 ]}

Am 27. März 2019 gab der indische Premierminister Narendra Modi bekannt, dass Indien einen seiner eigenen LEO-Satelliten mit einer bodengestützten Rakete abgeschossen habe. Er erklärte, die Operation sei Teil der Mission Shakti und diene der Verteidigung der indischen Interessen im Weltraum. Anschließend teilte das US Air Force Space Command mit, 270 neue Trümmerteile zu erfassen, rechne aber mit einem Anstieg dieser Zahl im Zuge der weiteren Datenerfassung. ^{[ 107 ]}

Am 15. November 2021 zerstörte das russische Verteidigungsministerium den Satelliten Kosmos 1408 ^{[ 108 ]} in einer Höhe von etwa 450 km. Laut US-Außenministerium entstanden dabei „mehr als 1.500 verfolgbare Trümmerteile und Hunderttausende nicht verfolgbare Trümmerteile“. ^{[ 109 ]}

Weltraumschrott kann eine Gefahr für aktive Satelliten und Raumfahrzeuge darstellen. Es wurde sogar vermutet, dass die Erdumlaufbahn unpassierbar werden könnte, wenn das Kollisionsrisiko zu groß wird – ein Phänomen, das als Kessler-Syndrom bekannt ist . ^{[ 110 ]}

Da das Risiko für Raumfahrzeuge mit zunehmender Trümmerdichte steigt, ist es genauer zu sagen, dass der LEO für Raumfahrzeuge im Orbit unbrauchbar würde. Die Gefahr für Raumfahrzeuge, die den LEO durchqueren , um eine höhere Umlaufbahn zu erreichen, wäre aufgrund der kurzen Dauer des Durchgangs deutlich geringer.

Obwohl Raumfahrzeuge üblicherweise durch Whipple-Schilde geschützt sind , verschleißen die der Sonne ausgesetzten Solarpaneele durch Stöße geringer Masse. Selbst kleine Stöße können eine Plasmawolke erzeugen, die ein elektrisches Risiko für die Paneele darstellt. ^{[ 111 ]}

Es wird angenommen, dass Satelliten durch Mikrometeoriten und kleine Weltraumtrümmer (MMOD) zerstört wurden. Der früheste vermutete Verlust war der von Kosmos 1275 , der am 24. Juli 1981, einen Monat nach seinem Start, verschwand. Kosmos enthielt keinen flüchtigen Treibstoff; daher schien es im Inneren des Satelliten nichts zu geben, was die zerstörerische Explosion hätte verursachen können. Dieser Fall ist jedoch nicht bewiesen, und eine andere Hypothese besagt, dass die Batterie explodierte. Die Ortung ergab, dass sie in 300 Teile zerbrach. ^{[ 112 ]}

Many impacts have been confirmed since. For example, on 24 July 1996, the French microsatelliteCerise was hit by fragments of an Ariane 1 H-10 upper-stage booster which exploded in November 1986.^{[60]: 2} On 29 March 2006, the Russian Ekspress-AM11 communications satellite was struck by an unknown object and rendered inoperable.^[69] On 13 October 2009, Terra suffered a single battery cell failure anomaly and a battery heater control anomaly which were subsequently considered likely the result of an MMOD strike.^[113] On 12 March 2010, Aura lost power from one-half of one of its 11 solar panels which was attributed to an MMOD strike.^[114] On 22 May 2013, GOES 13 was hit by an MMOD which caused it to lose track of the stars that it used to maintain an operational attitude. It took nearly a month for the spacecraft to return to operation.^[115]

The first major satellite collision occurred on 10 February 2009. The 950 kg (2,090 lb) derelict satellite Kosmos 2251 and the operational 560 kg (1,230 lb) Iridium 33 collided, 500 mi (800 km)^[116] over northern Siberia. The relative speed of impact was about 11.7 km/s (7.3 mi/s), or about 42,120 km/h (26,170 mph).^[117] Both satellites were destroyed, creating thousands of pieces of new smaller debris, with legal and political liability issues unresolved even years later.^{[118][119][120]}

On 22 January 2013, BLITS (a Russian laser-ranging satellite) was struck by debris suspected to be from the 2007 Chinese anti-satellite missile test, changing both its orbit and rotation rate.^[121]

Satellites sometimes perform Collision Avoidance Maneuvers and satellite operators may monitor space debris as part of maneuver planning. For example, in January 2017, the European Space Agency altered the orbit of one of its three^[122]Swarm mission spacecraft, based on data from the US Joint Space Operations Center, to lower the risk of collision from Cosmos-375, a derelict Russian satellite.^[123]

Bemannte Flüge sind besonders anfällig für Kollisionen mit Weltraumschrott auf ihrer Umlaufbahn. Gelegentliche Ausweichmanöver oder längerfristige Abnutzung durch Weltraumschrott haben das Space Shuttle , die Raumstation Mir und die Internationale Raumstation beeinträchtigt.

Bereits bei den frühen Shuttle-Missionen nutzte die NASA die Weltraumüberwachungskapazitäten von NORAD , um die Umlaufbahn des Shuttles auf Weltraumschrott zu überprüfen. In den 1980er Jahren beanspruchte dies einen Großteil der NORAD-Kapazitäten. ^{[ 30 ]} Das erste Ausweichmanöver erfolgte während der Mission STS-48 im September 1991; ^{[ 124 ]} dabei wurde ein sieben Sekunden dauernder Triebwerkszündvorgang durchgeführt , um Trümmer des ausgedienten Satelliten Kosmos 955 zu vermeiden . ^{[ 125 ]} Ähnliche Manöver wurden bei den Missionen 53, 72 und 82 durchgeführt. ^{[ 124 ]}

Eines der ersten Ereignisse, das das Problem der Weltraumtrümmer öffentlich machte, ereignete sich beim zweiten Flug der Raumfähre Challenger , STS-7. Ein Farbsplitter traf die Frontscheibe und verursachte eine über 1 mm breite Vertiefung. Bei STS-59 im Jahr 1994 wurde die Frontscheibe der Endeavour bis zur Hälfte ihrer Tiefe beschädigt. Kleinere Trümmereinschläge nahmen ab 1998 zu. ^{[ 126 ]}

Absplitterungen an den Fenstern und kleinere Beschädigungen der Hitzeschutzkacheln waren bereits in den 1990er Jahren üblich. Später flog das Space Shuttle mit dem Heck voran, um einen größeren Teil der Trümmerlast auf die Triebwerke und den hinteren Frachtraum zu verlagern, die weder im Orbit noch während des Abstiegs genutzt werden und daher für den Betrieb nach dem Start weniger kritisch sind. Beim Andocken an die ISS wurde ein Shuttle umgedreht, sodass die besser gepanzerte Station den Orbiter schützte. ^{[ 127 ]}

Eine NASA-Studie aus dem Jahr 2005 kam zu dem Schluss, dass Weltraumschrott etwa die Hälfte des Gesamtrisikos für das Space Shuttle ausmachte. ^{[ 127 ] [ 128 ]} Eine Entscheidung der Führungsebene für die Durchführung der Mission war erforderlich, wenn die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Einschlags über 1 zu 200 lag. Bei einer regulären Mission (in niedriger Erdumlaufbahn) zur ISS betrug das Risiko etwa 1 zu 300. Die Reparaturmission für das Hubble-Teleskop wurde jedoch in der höheren Umlaufbahnhöhe von 560 km (350 Meilen) durchgeführt, wo das Risiko zunächst auf 1 zu 185 berechnet wurde (unter anderem aufgrund der Satellitenkollision von 2009). Eine erneute Analyse mit genaueren Daten zum Weltraumschrott reduzierte das geschätzte Risiko auf 1 zu 221, und die Mission wurde fortgesetzt. ^{[ 129 ]}

Auch bei späteren Shuttle-Missionen kam es zu Zwischenfällen mit Trümmerteilen. Während der Mission STS-115 im Jahr 2006 bohrte ein Fragment einer Leiterplatte ein kleines Loch in die Kühlkörperverkleidung des Frachtraums der US-Raumfähre Atlantis . ^{[ 130 ]} Bei der Mission STS-118 im Jahr 2007 riss ein Trümmerteil ein kugelförmiges Loch in die Kühlkörperverkleidung der US-Raumfähre Endeavour . ^{[ 131 ]}

Der Verschleiß durch Stöße war an der sowjetischen Raumstation Mir deutlich erkennbar , da diese mit ihren ursprünglichen Solarmodulen über lange Zeiträume im Weltraum verblieb. ^{[ 132 ] [ 133 ]}

Die ISS nutzt auch Whipple-Schutzschilde , um ihr Inneres vor kleineren Trümmerteilen zu schützen. ^{[ 134 ]} Äußere Bereiche (insbesondere die Solarpaneele ) lassen sich jedoch nicht ohne Weiteres schützen. 1999 wurde prognostiziert, dass die Paneele der ISS aufgrund des „Sandstrahleffekts“ von Einschlägen kleiner Weltraumtrümmer innerhalb von vier Jahren um etwa 0,23 % abgenutzt werden würden. ^{[ 135 ]} Ein Ausweichmanöver wird für die ISS üblicherweise durchgeführt, wenn „die Wahrscheinlichkeit eines Trümmereinschlags größer als 1 zu 10.000 ist“. ^{[ 136 ]} Bis Januar 2014 wurden in den fünfzehn Jahren, in denen die ISS im Orbit war, sechzehn Ausweichmanöver durchgeführt. ^{[ 136 ]} Bis 2019 wurden über 1.400 Einschläge von Meteoroiden und Weltraumtrümmern (MMOD) auf der ISS registriert. ^{[ 137 ]}

Um das Risiko für die Besatzung an Bord weiter zu reduzieren, forderte die ISS-Betriebsleitung die Crew dreimal auf, sich aufgrund verspäteter Warnungen vor Trümmerteilen in der Sojus- Kapsel in Sicherheit zu bringen . Zusätzlich zu den sechzehn Triebwerkszündungen und drei Anweisungen zum Schutz in der Sojus-Kapsel musste ein Ausweichmanöver abgebrochen werden, da die mehrtägige Vorwarnzeit fehlte, um den Manöverzeitplan in den Stationscomputer hochzuladen. ^{[ 136 ] [ 138 ] [ 139 ]} Bei einem Ereignis im März 2009 handelte es sich vermutlich um ein 10 cm großes Stück des Satelliten Kosmos 1275. ^{[ 140 ]} Im Jahr 2013 führte die ISS-Betriebsleitung kein Ausweichmanöver durch, nachdem im Vorjahr mit vier solchen Manövern ein Rekord aufgestellt worden war. ^{[ 136 ]}

Das Kessler-Syndrom ^{[ 142 , 143 ] , das} 1978 von dem NASA-Wissenschaftler Donald J. Kessler vorgeschlagen wurde, ist ein theoretisches Szenario, in dem die Dichte von Objekten in der erdnahen Umlaufbahn (LEO) so hoch ist, dass Kollisionen zwischen Objekten einen Kaskadeneffekt auslösen könnten. Jede Kollision erzeugt dabei Weltraumschrott, der die Wahrscheinlichkeit weiterer Kollisionen erhöht. ^{[ 144 ]} Kessler vermutete weiterhin, dass die Verteilung des Weltraumschrotts im Orbit die Raumfahrt und den Einsatz von Satelliten in bestimmten Umlaufbahnbereichen über viele Generationen hinweg wirtschaftlich unrentabel machen könnte. ^{[ 144 ]}

Die Zunahme der Objektanzahl infolge der Studien Ende der 1990er-Jahre löste in der Raumfahrtgemeinschaft eine Debatte über die Natur des Problems und die früheren düsteren Warnungen aus. Laut Kesslers Ableitung von 1991 und Aktualisierungen von 2001 ^{[ 145 ]} sollte es in der LEO-Umgebung im Höhenbereich von 1000 km (620 Meilen) zu einer Kaskadenbildung kommen. Allerdings ereignete sich nur ein schwerwiegender Satellitenkollisionsvorfall: die Kollision von Iridium 33 und Kosmos 2251 im Jahr 2009. Das Fehlen einer offensichtlichen kurzfristigen Kaskadenbildung führte zu Spekulationen, dass die ursprünglichen Schätzungen das Problem übertrieben darstellten. ^{[ 146 ]} Laut Kessler (2010) kann eine Kaskadenbildung jedoch erst in einem fortgeschrittenen Stadium erkennbar sein, was Jahre dauern kann. ^{[ 147 ]}

Although most debris burns up in the atmosphere, larger debris objects can reach the ground. According to NASA, an average of one cataloged piece of debris has fallen back to Earth each day for the past 50 years. Despite their size, there has been no significant property damage from the debris.^[148] Burning up in the atmosphere contributes to air pollution.^[149] Numerous small cylindrical tanks from space objects have been found, designed to hold fuel or gasses.^[150]

Radar and optical detectors such as lidar are the main tools for tracking space debris. Although objects under 10 cm (4 in) have reduced orbital stability, debris as small as 1 cm can be tracked,^[151][152] however determining orbits to allow re-acquisition is difficult. Most debris remain unobserved. The NASA Orbital Debris Observatory tracked space debris with a 3 m (10 ft) liquid mirrortransit telescope.^[153] FM Radio waves can detect debris, after reflecting off them onto a receiver.^[154] Optical tracking may be a useful early-warning system on spacecraft.^[155]

The US Strategic Command keeps a catalog of known orbital objects, using ground-based radar and telescopes, and a space-based telescope (originally to distinguish from hostile missiles). The 2009 edition listed about 19,000 objects.^[156] Other data come from the ESA Space Debris Telescope, TIRA,^[157] the Goldstone, Haystack,^[158] and EISCAT radars and the Cobra Danephased array radar,^[159] to be used in debris-environment models like the ESA Meteoroid and Space Debris Terrestrial Environment Reference (MASTER).

Zurückgebrachte Weltraumhardware ist eine wertvolle Informationsquelle zur Richtungsverteilung und Zusammensetzung des (Submillimeter-)Trümmerstroms. Der LDEF- Satellit, der von der Mission STS-41-C Challenger ausgesetzt und von STS-32 Columbia geborgen wurde , verbrachte 68 Monate im Orbit, um Trümmerdaten zu sammeln. Auch der EURECA- Satellit, der 1992 von STS-46 Atlantis ausgesetzt und 1993 von STS-57 Endeavour geborgen wurde , diente der Trümmerforschung. ^{[ 160 ]}

Die Solarpaneele des Hubble-Weltraumteleskops wurden von den Missionen STS-61 Endeavour und STS-109 Columbia zur Erde zurückgebracht. Die Einschlagkrater wurden von der ESA untersucht, um ihre Modelle zu validieren. Auch die von Mir zurückgebrachten Materialien wurden untersucht, insbesondere die Nutzlast zur Untersuchung der Umwelteinflüsse auf der Mir (die auch für die ISS vorgesehene Materialien testete ^{[ 161 ]} ). ^{[ 162 ] [ 163 ]}

Eine durch ein einzelnes Ereignis entstandene Trümmerwolke wird mithilfe von Streudiagrammen, sogenannten Gabbard-Diagrammen, untersucht. Dabei werden Perigäum und Apogäum der Fragmente in Abhängigkeit von ihrer Umlaufperiode dargestellt . Gabbard-Diagramme der frühen Trümmerwolke vor dem Einwirken von Störungen werden, sofern Daten verfügbar sind, rekonstruiert. Sie enthalten häufig Daten zu neu beobachteten, bisher noch nicht katalogisierten Fragmenten. Gabbard-Diagramme können Aufschluss über die Merkmale der Fragmentierung sowie die Richtung und den Aufprallpunkt geben. ^{[ 25 ] [ 164 ]}

In den letzten 50 Jahren ist durchschnittlich etwa ein Objekt pro Tag aus seiner Umlaufbahn gefallen ^{[ 165 ]} . Im Sonnenmaximum waren es durchschnittlich fast drei Objekte pro Tag (aufgrund der Erwärmung und Ausdehnung der Erdatmosphäre, die den Luftwiderstand erhöht), im Sonnenminimum hingegen nur etwa alle drei Tage ^{[ 165 ]} . Neben natürlichen atmosphärischen Einflüssen haben Unternehmen, Wissenschaftler und Regierungsbehörden Pläne und Technologien zur Bewältigung von Weltraumschrott vorgeschlagen. Stand November 2014 waren die meisten davon jedoch theoretischer Natur, und es gab noch keinen konkreten Plan zur Reduzierung von Weltraumschrott ^{[ 26 ] .}

Zahlreiche Wissenschaftler haben festgestellt, dass institutionelle Faktoren – politische, rechtliche, wirtschaftliche und kulturelle Rahmenbedingungen – das größte Hindernis für die Säuberung des erdnahen Weltraums darstellen. Es gibt kaum wirtschaftliche Anreize zum Handeln, da die Kosten nicht den Verursachern der Umweltverschmutzung zugeordnet werden , obwohl verschiedene technologische Lösungen vorgeschlagen wurden. ^{[ 26 ]} Die bisherigen Erfolge sind jedoch begrenzt. In den USA wurden Regierungsstellen beschuldigt, frühere Verpflichtungen zur Begrenzung des Weltraummüllwachstums nicht eingehalten zu haben, „ganz zu schweigen von der Bewältigung der komplexeren Probleme der Beseitigung von Weltraummüll“. ^{[ 166 ]} Die verschiedenen Methoden zur Beseitigung von Weltraummüll wurden vom Space Generation Advisory Council , dem auch die französische Astrophysikerin Fatoumata Kébé angehörte, bewertet . ^{[ 167 ]}

Im Mai 2024 veröffentlichte die NASA einen Bericht des Büros für Technologie, Politik und Strategie, der neue Methoden zur Bekämpfung von Weltraummüll vorstellte. Der Bericht mit dem Titel „ Kosten-Nutzen-Analyse zur Minderung, Verfolgung und Beseitigung von Weltraummüll“ [ ^{168 ] lieferte eine umfassende Analyse, in der die Kosteneffektivität von über zehn verschiedenen Maßnahmen verglichen wurde. Dazu gehörten der} Schutz von Raumfahrzeugen, die Verfolgung kleinerer Trümmerteile und die Entfernung großer Trümmer. Durch die Bewertung dieser Maßnahmen unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zielt die Studie darauf ab, kosteneffiziente Strategien für das Weltraummüllmanagement zu entwickeln und hebt hervor, dass Methoden wie die schnelle Deorbitierung ausgedienter Raumfahrzeuge die Risiken im Weltraum deutlich reduzieren können.

Es gibt keinen internationalen Vertrag zur Minimierung von Weltraummüll. Der UN-Ausschuss für die friedliche Nutzung des Weltraums (COPUOS) veröffentlichte jedoch 2007 freiwillige Richtlinien ^{[ 169 ]} , die auf verschiedenen früheren nationalen Regulierungsversuchen zur Entwicklung von Standards für die Vermeidung von Weltraummüll basierten. Im Jahr 2008 diskutierte der Ausschuss internationale „Verhaltensregeln“ zur Verhinderung von Satellitenkollisionen ^{[ 170 ]} . Bis 2013 existierten mehrere nationale Rechtsordnungen ^{[ 171 ] [ 172 ] [ 173 ],} die typischerweise in den für Starts in allen Raumfahrtnationen erforderlichen Startlizenzen verankert sind ^{[ 174 ]} .

Die USA veröffentlichten im Jahr 2001 eine Reihe von Standardverfahren für die zivile (NASA) und militärische ( DoD und USAF) Entsorgung von Weltraumschrott. ^{[ 175 ] [ 176 ] [ 172 ]} Der Standard sah für die Entsorgung von Weltraumschrott nach Abschluss der Mission eine von drei Möglichkeiten vor: 1) Wiedereintritt in die Atmosphäre, wobei selbst bei „konservativen Prognosen zur Sonnenaktivität der Luftwiderstand die Lebensdauer auf höchstens 25 Jahre nach Missionsende begrenzt“; 2) Manövrieren in eine „Lagerumlaufbahn“: Das Raumfahrzeug wird in einen von vier sehr breiten Parkumlaufbahnbereichen (2.000–19.700 km (1.200–12.200 Meilen), 20.700–35.300 km (12.900–21.900 Meilen), über 36.100 km (22.400 Meilen) oder vollständig aus der Erdumlaufbahn in eine beliebige heliozentrische Umlaufbahn gebracht; 3) „Direkte Bergung: Die Struktur wird geborgen und so bald wie möglich nach Abschluss der Mission aus der Umlaufbahn entfernt.“ ^{[ 171 ]} Der in Option 1 dargelegte Standard, der für die meisten Satelliten und ausgedienten Oberstufen gilt, ist als „25-Jahres-Regel“ bekannt geworden. ^{[ 177 ]} Die USA aktualisierten im Dezember 2019 die „Standard Practices for Orbital Debris Mitigation“, änderten aber die 25-Jahres-Regel nicht, obwohl „viele in der Raumfahrtgemeinschaft der Meinung sind, dass der Zeitraum kürzer als 25 Jahre sein sollte.“ ^{[ 178 ]} Es besteht jedoch kein Konsens darüber, wie ein neuer Zeitraum aussehen könnte. ^{[ 178 ]}

Im Jahr 2002 erarbeitete die Europäische Weltraumorganisation (ESA) gemeinsam mit einer internationalen Gruppe ähnliche Standards, die ebenfalls eine „25-Jahres-Regel“ für die meisten Erdumlaufbahnsatelliten und Oberstufen vorsahen. Europäische Raumfahrtagenturen begannen Mitte der 1990er-Jahre mit der Entwicklung technischer Richtlinien. ASI , UKSA , CNES , DLR und ESA unterzeichneten 2006 einen „Europäischen Verhaltenskodex“ ^{[ 173 ]} , der als Vorläuferstandard für die im Folgejahr beginnenden internationalen ISO-Normen diente. 2008 entwickelte die ESA ihre eigenen „Anforderungen an die Vermeidung von Weltraummüll für Agenturprojekte“, die am 1. April 2008 in Kraft traten ^{[ 173 ].}

Deutschland und Frankreich haben Bürgschaften hinterlegt , um ihr Eigentum vor Trümmerschäden zu schützen. ^{[ 179 ]} Die Option der „direkten Bergung“ (Option Nr. 3 der oben genannten US-Standardverfahren) wurde aufgrund der Kosten und Komplexität der direkten Bergung seit den Anfängen der Raumfahrt von keiner Raumfahrtnation (Ausnahme: USAF X-37 ) oder kommerziellen Anbietern angewendet. Die ESA plant jedoch für 2026 eine Demonstrationsmission ( ClearSpace-1 ), um dies mit einem einzelnen, 94 kg schweren Satelliten ( PROBA-1 ) zu erreichen. ^{[ 180 ]} Die voraussichtlichen Kosten belaufen sich auf 120 Millionen Euro, ohne Startkosten. ^{[ 181 ]}

Bis 2006 hatte die indische Weltraumforschungsorganisation (ISRO) eine Reihe technischer Mittel zur Vermeidung von Weltraummüll (Passivierung der Oberstufe, Treibstoffreserven für den Übergang in Friedhofsorbits usw.) für ISRO-Trägerraketen und Satelliten entwickelt und leistete einen aktiven Beitrag zur behördenübergreifenden Koordinierung der Weltraummüllentsorgung sowie zu den Bemühungen des UN-Ausschusses COPUOS. ^{[ 182 ]}

2007 begann die ISO mit der Erarbeitung eines internationalen Standards zur Vermeidung von Weltraummüll. ^{[ 183 ]} ​​Bis 2010 veröffentlichte die ISO „ein umfassendes Set von Normen für die Raumfahrtsystemtechnik mit dem Ziel, Weltraummüll zu vermeiden. [Die primären Anforderungen] sind in der übergeordneten Norm ISO 24113 definiert .“ Bis 2017 waren die Normen nahezu fertiggestellt. Diese Normen sind jedoch weder für die ISO noch für eine internationale Gerichtsbarkeit bindend. Sie stehen lediglich zur freiwilligen Anwendung zur Verfügung. „Sie können von einem Raumfahrzeughersteller oder -betreiber freiwillig übernommen, durch einen Vertrag zwischen Kunde und Lieferant in Kraft gesetzt oder als Grundlage für nationale Vorschriften zur Vermeidung von Weltraummüll verwendet werden.“ ^{[ 177 ]}

Der freiwillige ISO-Standard übernahm auch die „25-Jahres-Regel“ für die „LEO-Schutzzone“ unterhalb von 2.000 km (1.200 Meilen) Höhe, die zuvor (und auch 2019 noch) von den US-amerikanischen, ESA- und UN-Minderungsstandards verwendet wurde und als „Obergrenze für die Zeitdauer, die ein Weltraumsystem nach Abschluss seiner Mission im Orbit verbleiben soll“ definiert ist. Idealerweise sollte die Zeit bis zum Wiedereintritt in die Erdatmosphäre so kurz wie möglich sein (d. h. deutlich kürzer als 25 Jahre). ^{[ 177 ]}

Holger Krag von der ESA stellt fest, dass es mit Stand 2017 keinen verbindlichen internationalen Regulierungsrahmen gibt und dass bei dem zuständigen UN-Gremium in Wien keine Fortschritte erzielt werden. ^{[ 110 ]}

Seit den 2010er Jahren werden typischerweise verschiedene technische Ansätze zur Eindämmung des Anstiegs von Weltraummüll verfolgt. Allerdings gibt es noch keine umfassende rechtliche Regelung oder Kostenverteilungsstruktur, um den Weltraummüll in der Weise zu reduzieren, wie die Umweltverschmutzung auf der Erde seit Mitte des 20. Jahrhunderts zurückgegangen ist.

Internationale Leitlinien zur Vermeidung von Weltraummüll wurden veröffentlicht, darunter Empfehlungen zur Minimierung von Trümmern im Normalbetrieb, zur Verhinderung von Auseinanderbrechen im Orbit sowie zur Planung der Entsorgung nach Missionsende und zur Kollisionsvermeidung. ^{[ 185 ]} Die NASA hat zudem detaillierte technische Leitlinien zur Begrenzung von Weltraummüll im Rahmen ihrer technischen Normen veröffentlicht. ^{[ 186 ]}

Um die Entstehung von künstlichem Weltraummüll zu vermeiden, werden viele – aber nicht alle – Satelliten, die in höhere Erdumlaufbahnen gebracht werden, zunächst in elliptische Umlaufbahnen mit einem erdnahen Punkt innerhalb der Erdatmosphäre gestartet. Dadurch wird die Umlaufbahn schnell abgeflacht, und die Satelliten verglühen beim Wiedereintritt in die Atmosphäre. Für Raumfahrzeuge in höheren Umlaufbahnen werden andere Methoden angewendet. Dazu gehören die Passivierung der Raumfahrzeuge am Ende ihrer Nutzungsdauer sowie der Einsatz von Oberstufen, die erneut zünden können, um die Stufe abzubremsen und sie gezielt zum Absturz zu bringen, oft in der ersten oder zweiten Erdumrundung nach dem Aussetzen der Nutzlast. Es gibt auch Satelliten, die, sofern sie jahrelang intakt bleiben, selbstständig aus den niedrigeren Erdumlaufbahnen abstürzen können. Andere Satelliten (wie viele CubeSats) in niedrigen Umlaufbahnen unterhalb von etwa 400 km Höhe sind auf die energieabsorbierende Wirkung der oberen Atmosphäre angewiesen, um innerhalb von Wochen oder Monaten zuverlässig abzustürzen.

Immer häufiger werden ausgediente Oberstufen in höheren Umlaufbahnen – Umlaufbahnen, für die ein Wiedereintritt mit niedrigem Delta-v nicht möglich oder nicht geplant ist – sowie Satellitenarchitekturen, die eine Passivierung ermöglichen, am Ende ihrer Lebensdauer passiviert. Dadurch wird die im Raumfahrzeug enthaltene interne Energie am Ende seiner Mission oder Nutzungsdauer abgebaut. Zwar verschwinden dadurch nicht die Trümmer der nun ausrangierten Raketenstufe oder des Satelliten selbst, aber die Wahrscheinlichkeit, dass das Raumfahrzeug zerbricht und viele kleinere Weltraumtrümmer erzeugt, wird erheblich reduziert. Dieses Phänomen war bei vielen frühen Generationen von US-amerikanischen und sowjetischen Raumfahrzeugen ^{[ 76 ] weit verbreitet.}

Die Passivierung der Oberstufe (z. B. von Delta-Boostern ^{[ 30 ]} ) durch Ablassen von Resttreibstoff reduziert Trümmer durch orbitale Explosionen; allerdings wurde diese Praxis selbst noch 2011 nicht von allen Oberstufen angewendet. ^{[ 187 ]} SpaceX verwendete den Begriff „Antriebspassivierung“ für das letzte Manöver ihrer sechsstündigen Demonstrationsmission ( STP-2 ) der Falcon-9 -Zweitstufe für die US Air Force im Jahr 2019, definierte den Begriff jedoch nicht näher. ^{[ 188 ]}

Mit einer Startlizenzpolitik, die jeweils einen Satelliten für Erdumlaufbahnen vorsieht („ein Start nach oben, ein Start nach unten“), würden Trägerraketen einen ausgedienten Satelliten in etwa derselben Orbitalebene einfangen und zum Absturz bringen. ^{[ 189 ]} Eine weitere Möglichkeit ist die robotische Betankung von Satelliten. Experimente wurden bereits von der NASA durchgeführt, ^{[ 190 ]} und SpaceX entwickelt eine Technologie für den großtechnischen Treibstofftransfer im Orbit. ^{[ 191 ]}

Ein weiterer Ansatz zur Vermeidung von Weltraumschrott besteht darin, die Missionsarchitektur explizit so zu gestalten, dass die zweite Stufe der Rakete in einer elliptischen geozentrischen Umlaufbahn mit niedrigem Perigäum verbleibt. Dies gewährleistet einen schnellen Abstieg in der Umlaufbahn und verhindert langfristige Weltraumtrümmer durch ausgebrannte Raketenkörper. Solche Missionen bringen die Nutzlast häufig mithilfe eines elektrischen Antriebs mit geringem Schub oder durch eine kleine Ausstoßstufe in eine kreisförmige Umlaufbahn. Die Ausstoßstufe selbst kann so konstruiert sein, dass sie über ausreichend Treibstoff für einen automatischen Wiedereintritt in die Umlaufbahn verfügt. ^{[ 192 ]}

Obwohl die ITU vorschreibt, dass geostationäre Satelliten am Ende ihrer Lebensdauer in eine Friedhofsbahn überführt werden müssen, bieten die dafür vorgesehenen Orbitalbereiche keinen ausreichenden Schutz vor Weltraumschrott. ^{[ 65 ]} Raketenstufen (oder Satelliten) mit ausreichend Treibstoff können einen direkten, kontrollierten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre durchführen. Falls dafür zu viel Treibstoff benötigt würde, kann ein Satellit in eine Umlaufbahn gebracht werden, in der der Luftwiderstand schließlich zu seinem Wiedereintritt führt. Dies wurde beim französischen Satelliten Spot-1 praktiziert , wodurch seine Wiedereintrittszeit von prognostizierten 200 Jahren auf etwa 15 Jahre verkürzt wurde, indem seine Flughöhe von 830 km (516 Meilen) auf etwa 550 km (342 Meilen) reduziert wurde. ^{[ 193 ] [ 194 ]}

Die Iridium-Konstellation – 95 Kommunikationssatelliten, die zwischen 1997 und 2002 gestartet wurden – liefert Daten zu den Grenzen der Selbstzerstörung. Der Satellitenbetreiber Iridium Communications blieb über die gesamte zwei Jahrzehnte währende Lebensdauer der Satelliten aktiv (wenn auch mit einer Namensänderung infolge eines Insolvenzverfahrens) und hatte bis Dezember 2019 die Entsorgung der letzten seiner 65 noch betriebsbereiten Satelliten abgeschlossen. ^{[ 195 ]} Allerdings verblieben dabei 30 Satelliten mit einer Gesamtmasse von 20.400 kg (fast einem Drittel der Gesamtmasse der Konstellation) in erdnahen Umlaufbahnen (LEO) in etwa 700 km Höhe, wo der Selbstzerfall langsam verläuft. Von diesen Satelliten fielen 29 während ihrer Umlaufbahn aus und konnten daher nicht selbstständig in die Erdatmosphäre eintreten, während einer – Iridium 33 – 2009 in die Satellitenkollision mit dem ausgedienten russischen Militärsatelliten Kosmos-2251 verwickelt war . ^{[ 195 ]} Es gab keinen Notfallplan für die Entfernung von Satelliten, die nicht selbstständig in die Erdatmosphäre eintreten konnten. 2019 erklärte Matt Desch, CEO von Iridium, dass Iridium bereit wäre, ein Unternehmen für aktive Weltraummüllbeseitigung mit der Deorbitierung der verbleibenden Satelliten der ersten Generation zu beauftragen, sofern dies zu einem unrealistisch niedrigen Preis möglich wäre, beispielsweise „ 10.000 US-Dollar pro Deorbit“. Er räumte jedoch ein, dass dieser Preis wahrscheinlich weit unter dem läge, was ein solches Unternehmen realistischerweise bieten könne. „ Man weiß, ab welchem ​​Punkt es sich lohnt, aber ich gehe davon aus, dass die Kosten tatsächlich im Millionen- oder Dutzenden-Millionen-Dollar-Bereich liegen, und zu diesem Preis macht es keinen Sinn. “ ^{[ 195 ]}

Es wurden passive Methoden zur Erhöhung der Abklingrate von Raumfahrzeugtrümmern vorgeschlagen. Anstelle von Raketen könnte beim Start ein elektrodynamisches Seil an einem Raumfahrzeug befestigt werden; am Ende seiner Lebensdauer würde das Seil ausgerollt, um das Raumfahrzeug abzubremsen. ^{[ 196 ]} Weitere Vorschläge umfassen eine Boosterstufe mit einer segelartigen Befestigung ^{[ 197 ]} und eine große, dünne, aufblasbare Ballonhülle. ^{[ 198 ]}

Ende Dezember 2022 führte die ESA erfolgreich eine Demonstration des auf einem Bremssegel basierenden Satelliten-Deorbiters ADEO durch , der im Rahmen von Minderungsmaßnahmen eingesetzt werden könnte und Teil der ESA-Initiative „Zero Debris“ ist. Rund ein Jahr zuvor hatte auch China ein Bremssegel getestet. ^{[ 199 ] [ 200 ]}

Es wurden verschiedene Ansätze vorgeschlagen, untersucht oder Bodensysteme gebaut, um mit Hilfe anderer Raumfahrzeuge vorhandenen Weltraumschrott zu beseitigen.

Auf einer Konferenz in Brüssel im Oktober 2012, die von der US-amerikanischen Denkfabrik Secure World Foundation und dem französischen Institut für Internationale Beziehungen organisiert wurde, kamen die Referenten zu dem Schluss, dass die Beseitigung der größten Trümmerteile erforderlich sei, um zu verhindern, dass das Risiko für Raumfahrzeuge in absehbarer Zeit inakzeptabel wird (ohne die Anzahl ausgedienter Raumfahrzeuge im erdnahen Orbit zu erhöhen). ^{[ 201 ]} Bis 2019 haben die Kosten für die Beseitigung sowie rechtliche Fragen zum Eigentum und zur Befugnis zur Entfernung ausgedienter Satelliten nationale und internationale Maßnahmen verhindert. Nach geltendem Weltraumrecht verbleibt das Eigentum an allen Satelliten bei ihren ursprünglichen Betreibern, selbst an Trümmerteilen oder Raumfahrzeugen, die ausgedient sind oder laufende Missionen gefährden. ^{[ 202 ]}

Mehrere Unternehmen planten Ende der 2010er Jahre die externe Entfernung ihrer Satelliten aus mittleren LEO-Umlaufbahnen. OneWeb beispielsweise beabsichtigte, die bordeigene Selbstentfernung als „Plan A“ für die Deorbitierung von Satelliten am Ende ihrer Lebensdauer zu nutzen. Sollte ein Satellit jedoch nicht in der Lage sein, sich innerhalb eines Jahres vor dem Ende seiner Lebensdauer selbst zu entfernen, würde OneWeb „Plan B“ umsetzen und eine wiederverwendbare Raumfähre (für mehrere Transportmissionen) einsetzen, um den Satelliten mithilfe einer Greifvorrichtung an einem bereits vorhandenen Fangziel zu docken, ihn in eine niedrigere Umlaufbahn zu ziehen und ihn dort für den Wiedereintritt freizugeben. ^{[ 203 ] [ 204 ]}

A well-studied solution uses a remotely controlled vehicle to rendezvous with, capture and detumble, and return debris to a central station.^[205] One such system is Space Infrastructure Servicing (SIS), a commercially developed refueling depot and service spacecraft for communications satellites in geosynchronous orbit originally scheduled for a 2015 launch.^[206] The SIS would be able to "push dead satellites into graveyard orbits."^[207] The Advanced Common Evolved Stage family of upper stages is being designed with a high leftover-propellant margin (for derelict capture and de-orbit) and in-space refueling capability for the high delta-v required to de-orbit heavy objects from geosynchronous orbit.^[189] A tug-like satellite to drag debris to a safe altitude for it to burn up in the atmosphere has been researched.^[208] When debris is identified the satellite creates a difference in potential between the debris and itself, then using its thrusters to move itself and the debris to a safer orbit.

A variation of this approach is for the remotely controlled vehicle to rendezvous with debris, capture it temporarily to attach a smaller de-orbit satellite and drag the debris with a tether to the desired location. The "mothership" would then tow the debris-smallsat combination for atmospheric entry or move it to a graveyard orbit. One such system is the proposed Busek ORbital DEbris Remover, which would carry over 40 SUL (satellite on umbilical line) de-orbit satellites and propellant sufficient for their removal.^[26]

On 7 January 2010, Star, Incorporated reported that it received a contract from the Space and Naval Warfare Systems Command for a feasibility study of the ElectroDynamic Debris Eliminator propellantless spacecraft for space-debris removal.^[209] In February 2012 the Swiss Space Center at École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) announced the Clean Space One project, a nanosatellite demonstration project for matching orbit with a defunct Swiss nanosatellite, capturing it and de-orbiting together.^[210] The mission has seen several evolutions to reach a pac-man inspired capture model.^[211] In 2013, Space Sweeper with Sling-Sat, a grappling satellite which captures and ejects debris was studied.^[212] In 2022, a Chinese satellite, SJ-21, grabbed an unused satellite and "threw" it into an orbit with a lower risk for it to collide.^[213][214]

In December 2019, the ESA awarded the first contract to clean up space debris. The €120 million mission dubbed ClearSpace-1 (a spinoff from the EPFL project) is slated to launch in 2026. It aims to remove the 94 kg PROBA-1 satellite from orbit.^[180] A "chaser" will grab the junk with four robotic arms and drag it down to Earth's atmosphere where both will burn up.^[181]

Der Laserbesen nutzt einen bodengestützten Laser , um die Vorderseite des Weltraumschrotts abzutragen . Dadurch entsteht ein raketenartiger Schub, der das Objekt abbremst und aus der Taumelbewegung bringt . Bei fortgesetzter Anwendung würde der Schrott so weit fallen, dass er vom Luftwiderstand beeinflusst wird. ^{[ 215 ] [ 216 ]} Ende der 1990er-Jahre verfolgte die US-Luftwaffe mit dem Projekt Orion einen ähnlichen Ansatz. ^{[ 217 ]} Obwohl ein Testgerät 2003 mit dem Space Shuttle starten sollte, beschränkten internationale Abkommen, die Tests mit leistungsstarken Lasern im Orbit untersagten, dessen Einsatz auf Messungen. ^{[ 218 ]} Die Columbia-Katastrophe von 2003 verzögerte das Projekt . Laut Nicholas Johnson, leitender Wissenschaftler und Programmmanager des NASA-Programms für Weltraumschrott, „gibt es im Abschlussbericht von Orion viele kleine Fallstricke. Es hat seinen Grund, warum er seit über einem Jahrzehnt auf Eis liegt.“ ^{[ 219 ]}

Der Impuls der Laserphotonen könnte den Weltraumschrott direkt beschleunigen und kleinere Teile in neue Umlaufbahnen befördern, sodass sie nicht mehr mit aktiven Satelliten kollidieren. NASA-Forschungen aus dem Jahr 2011 zeigen, dass ein Laserstrahl auf ein Weltraumschrottteil einen Impuls von 1 mm pro Sekunde erzeugen kann. Würde der Laser einige Stunden täglich auf das Schrottteil gerichtet, könnte sich dessen Bahn um 200 m pro Tag verändern. ^{[ 220 ]} Ein Nachteil ist die mögliche Materialbeschädigung; die Energie könnte den Schrott zerbrechen und das Problem dadurch verschärfen. ^{[ 221 ]} Ein ähnlicher Vorschlag sieht vor, den Laser auf einem Satelliten in einer sonnensynchronen Umlaufbahn zu positionieren und mithilfe eines gepulsten Strahls Satelliten in niedrigere Umlaufbahnen zu befördern, um ihren Wiedereintritt in die Erdatmosphäre zu beschleunigen. ^{[ 26 ]} Es wurde ein Vorschlag zur Ersetzung des Lasers durch einen Ionenstrahl-Shepherd unterbreitet, ^{[ 222 ]} und andere Vorschläge verwenden eine schaumige Aerogelkugel oder einen Wasserspray, ^{[ 223 ]} aufblasbare Ballons, ^{[ 224 ]} elektrodynamische Fesseln , ^{[ 225 ]} Elektroadhäsion , ^{[ 226 ]} und spezielle Antisatellitenwaffen. ^{[ 227 ]}

Am 28. Februar 2014 startete die japanische Raumfahrtbehörde JAXA einen Testsatelliten für ein Weltraumnetz. Der Start diente ausschließlich der Funktionserprobung. ^{[ 228 ]} Im Dezember 2016 schickte Japan mit Kounotori 6 einen Weltraumschrottsammler zur ISS, mit dem JAXA-Wissenschaftler experimentierten, um Weltraumschrott mithilfe eines Seils aus der Umlaufbahn zu entfernen. ^{[ 229 ] [ 230 ]} Das System konnte das 700 Meter lange Seil eines zur Erde zurückkehrenden Versorgungsraumschiffs nicht ausfahren. ^{[ 231 ] [ 232 ]} Am 6. Februar wurde die Mission für gescheitert erklärt, und der leitende Forscher Koichi Inoue sagte Reportern, man gehe davon aus, dass das Seil nicht freigegeben wurde. ^{[ 233 ]}

Zwischen 2012 und 2018 arbeitete die ESA an der Entwicklung einer Mission zur Entfernung großer Weltraumtrümmer aus dem Orbit mithilfe mechanischer Fangnetze. Ziel der Mission e.Deorbit war die Entfernung von Trümmerteilen mit einem Gewicht von über 4.000 Kilogramm (8.800 Pfund) aus dem erdnahen Orbit (LEO). ^{[ 234 ]} Verschiedene Fangtechniken wurden untersucht, darunter ein Netz, eine Harpune und ein kombinierter Roboterarm mit Klemmmechanismus. ^{[ 235 ]} Diese dienen gleichzeitig als Stabilisierungsvorrichtungen . Die Finanzierung der Mission wurde 2018 zugunsten der derzeit in Entwicklung befindlichen Mission ClearSpace-1 eingestellt .

Die RemoveDEBRIS -Mission hat zum Ziel, die Wirksamkeit verschiedener ADR-Technologien an simulierten Zielen im erdnahen Orbit zu testen. Zur Durchführung der geplanten Experimente ist die Plattform mit einem Netz, einer Harpune, einem Laserentfernungsmesser, einem Bremssegel und zwei CubeSats (Miniatur-Forschungssatelliten) ausgestattet. ^{[ 236 ]} Die Mission startete am 2. April 2018. ^{[ 237 ]}

CisLunar Industries entwickelt Technologien zur Metallverarbeitung, um Weltraumschrott einzuschmelzen und in andere nützliche Formen zu bringen . Ihr System nutzt elektromagnetische Erwärmung, um Metall zu schmelzen und zu Metalldraht, Blech und Metallbrennstoff zu formen. ^{[ 238 ]}

In Adelaide , Südaustralien , wurde ein Antriebssystem namens Neumann-Antrieb entwickelt , das im Juni 2023 erstmals ins All geschickt wurde. Metallischer Weltraumschrott wird in Brennstäbe umgewandelt , die in den Neumann-Antrieb eingesetzt werden können, wodurch der feste Metalltreibstoff in Plasma umgewandelt wird. Der Antrieb soll von amerikanischen Raumfahrtunternehmen genutzt werden, die bereits Netze oder Roboterarme zum Einfangen von Weltraumschrott einsetzen. Das Triebwerk würde es diesen Satelliten ermöglichen, mit dem gesammelten Schrott zur Erde zurückzukehren, wo dieser eingeschmolzen und zu neuem Treibstoff verarbeitet werden kann. ^{[ 49 ]}

Mit der rasanten Entwicklung der Computer- und Digitalisierungsbranche haben sich seit der Jahrtausendwende immer mehr Länder und Unternehmen in der Raumfahrt engagiert. Die Tragik der Allmende ist eine ökonomische Theorie, die beschreibt, wie die Maximierung des Eigennutzes durch die Nutzung einer gemeinsamen Ressource zu deren Zerstörung führen kann. ^{[ 239 ]} Gemäß dieser Theorie führt rationales Handeln von Einzelpersonen im Weltraum zu einem irrationalen kollektiven Ergebnis: Umlaufbahnen voller Weltraumschrott. Als Gemeingut sind die Erdumlaufbahnen, insbesondere die LEO- und GEO-Orbits, in denen sich die meisten Satelliten befinden, nicht ausschließbar und stehen im Wettbewerb um die Nutzung . ^{[ 240 ]}

Um das Problem anzugehen und die Nachhaltigkeit des Weltraums zu gewährleisten , wurden zahlreiche technische Ansätze entwickelt. Hinsichtlich der Governance-Mechanismen ist ein zentralisierter Top-down-Ansatz aufgrund der zunehmenden Anzahl von Akteuren im Weltraum weniger geeignet, um das komplexe Problem des Weltraummülls zu bewältigen. ^{[ 241 ]} Stattdessen wurde eine polyzentrische Governance-Form von Elinor Ostrom vorgeschlagen ^{[ 242 ]} , deren Verbreitung jedoch noch nicht vollständig ausgereift ist.

Da Weltraumschrott ein globales Problem darstellt, das sowohl Raumfahrtnationen als auch Nicht-Raumfahrtnationen betrifft, muss es im globalen Kontext angegangen werden. ^{[ 239 ]} Aufgrund der Komplexität und Dynamik der Bewegungen von Objekten wie Raumfahrzeugen, Trümmern, Meteoriten usw. haben viele Länder und Regionen, darunter die Vereinigten Staaten, Europa, Russland und China, ihre Weltraumlageerfassungssysteme (Space Situation Awareness, SSA) entwickelt, um potenziellen Bedrohungen im Weltraum vorzubeugen oder Maßnahmen im Voraus zu planen. ^{[ 243 ]} In gewissem Maße spielt die SSA eine Rolle bei der Verfolgung von Weltraumschrott. Für den Aufbau eines leistungsfähigen SSA-Systems sind zwei Voraussetzungen erforderlich: internationale Zusammenarbeit und der Austausch von Informationen und Daten. ^{[ 243 ]} Trotz der in den letzten Jahrzehnten verbesserten Datenqualität bestehen jedoch weiterhin Einschränkungen. Einige Raumfahrtnationen sind nicht bereit, die von ihnen gesammelten Informationen zu teilen, und diejenigen, wie beispielsweise die USA, die Daten geteilt haben, halten Teile davon geheim. ^{[ 244 ]} Anstatt koordiniert vorzugehen, laufen viele SSA-Programme und nationale Datenbanken parallel zueinander und weisen Überschneidungen auf, was die Bildung eines gemeinsamen Überwachungssystems behindert. ^{[ 244 ]}

Auch einige private Akteure bemühen sich um den Aufbau von SSA-Systemen. So ist beispielsweise die 2009 gegründete Space Data Association (SDA) eine Nichtregierungsorganisation. Sie besteht derzeit aus 21 globalen Satellitenbetreibern und vier Vorstandsmitgliedern: Eutelsat , Inmarsat , Intelsat und SES . Die SDA ist eine gemeinnützige Plattform, die durch die Zusammenführung von Daten unabhängiger Betreiber Funkstörungen und Kollisionen im Weltraum vermeiden will. ^{[ 243 ]} Forscher halten die Einrichtung eines internationalen Zentrums für den Informationsaustausch über Weltraumschrott für unerlässlich, da SSA-Netzwerke nicht vollständig mit Systemen zur Weltraumschrottverfolgung gleichzusetzen sind – erstere konzentrieren sich stärker auf aktive und bedrohliche Objekte im Weltraum. ^{[ 245 ]} Bezüglich der Anzahl von Weltraumschrott und ausgedienten Satelliten haben bisher nur wenige Betreiber Daten bereitgestellt. ^{[ 245 ]}

In einem polyzentrischen Governance-Netzwerk ist die Wahrscheinlichkeit eines effizienten Ressourcenmanagements geringer, wenn eine Ressource nicht ganzheitlich überwacht werden kann. ^{[ 244 ]} Unzureichende transnationale Zusammenarbeit und mangelnder Informationsaustausch behindern die Bewältigung des Müllproblems. Bis zum Aufbau eines globalen Netzwerks, das vollständige Daten abdeckt und über eine starke Vernetzung und Interoperabilität verfügt, ist es noch ein langer Weg.

Mit der Kommerzialisierung von Satelliten und dem Weltraum wächst das Interesse des Privatsektors an Weltraumaktivitäten. So baut beispielsweise SpaceX ein Netzwerk von rund 12.000 Kleinsatelliten auf, die Hochgeschwindigkeitsinternet an jeden Ort der Welt übertragen können. ^{[ 246 ]} Der Anteil kommerzieller Raumfahrzeuge stieg von 4,6 % in den 1980er Jahren auf 55,6 % in den 2010er Jahren. ^{[ 247 ]} Trotz der hohen Beteiligungsquote kommerzieller Unternehmen schloss der UN-Ausschuss für die unbeschränkte Nutzung des Weltraums (COPUOS) diese einst bewusst von den Diskussionen aus, sofern sie nicht formell von einem Mitgliedstaat eingeladen wurden. ^{[ 241 ]} Ostrom betonte, dass die Einbeziehung aller relevanten Interessengruppen in die Regelgestaltung und -umsetzung ein entscheidendes Element erfolgreicher Governance sei. ^{[ 248 ]} Der Ausschluss privater Akteure schränkt die Effektivität des UN-Ausschusses bei der Schaffung von Vereinbarungen zur kollektiven Entscheidungsfindung, die die Interessen aller Weltraumnutzer widerspiegeln, erheblich ein. ^{[ 241 ]}

Das begrenzte Engagement privater Akteure verlangsamt die Bekämpfung von Weltraumschrott. ^{[ 249 ]} Verbindungen zwischen verschiedenen Interessengruppen im Governance-Netzwerk ermöglichen den Zugang zu vielfältigen Ressourcen. ^{[ 250 ]} Unterschiedliche Kompetenzen der Akteure tragen zu einer sinnvolleren Aufgabenverteilung bei. In diesem Zusammenhang sind das Fachwissen und die Erfahrung privater Betreiber entscheidend für die Erreichung einer nachhaltigen Raumfahrt. ^{[ 249 ]} Die sich ergänzenden Stärken der verschiedenen Akteure ermöglichen es dem Governance-Netzwerk, flexibler auf Veränderungen zu reagieren und gemeinsame Ziele effektiver zu erreichen. ^{[ 250 ]} In den letzten Jahren haben viele private Akteure kommerzielle Chancen in der Beseitigung von Weltraumschrott erkannt. Schätzungen aus dem Jahr 2018 zufolge würde der globale Markt für die Überwachung und Beseitigung von Weltraumschrott bis 2022 einen Umsatz von rund 2,9 Milliarden US-Dollar generieren. ^{[ 251 ]} So schloss beispielsweise Astroscale im Jahr 2021 Verträge mit europäischen und japanischen Raumfahrtagenturen ab, um die Kapazitäten zur Beseitigung von Weltraumschrott auszubauen. ^{[ 252 ]} Trotzdem ist ihre Anzahl im Vergleich zu der Anzahl der Satellitenbetreiber noch gering. Privateer Space , ein auf Hawaii ansässiges Start-up-Unternehmen des amerikanischen Ingenieurs Alex Fielding , des Weltraumumweltschützers Moriba Jah und des Apple -Mitbegründers Steve Wozniak , kündigte im September 2021 Pläne an, Hunderte von Satelliten in den Orbit zu schicken, um Weltraumschrott zu untersuchen. ^{[ 253 ]} Das Unternehmen erklärte jedoch, es befinde sich im „Stealth-Modus“ und bisher seien keine Satelliten gestartet worden. ^{[ 253 ]}

Glücklicherweise ist die Weltraumforschung nicht ausschließlich von Wettbewerb geprägt. Es besteht die Möglichkeit zum Dialog und zur Zusammenarbeit zwischen allen Akteuren in Industrie- und Entwicklungsländern, um eine Einigung zur Bekämpfung von Weltraummüll zu erzielen und eine gerechte und geordnete Erforschung des Weltraums zu gewährleisten. ^{[ 254 ]} Neben privaten Akteuren schließt die Netzwerk-Governance die Staaten nicht zwangsläufig von einer Beteiligung aus. Vielmehr können die verschiedenen Funktionen der Staaten den Governance-Prozess fördern. ^{[ 255 ]} Um das polyzentrische Governance-Netzwerk für Weltraummüll zu verbessern, schlagen Forscher Folgendes vor: die Förderung des Datenaustauschs zwischen verschiedenen nationalen und institutionellen Datenbanken auf politischer Ebene; die Entwicklung gemeinsamer Standards für Datenerfassungssysteme zur Verbesserung der Interoperabilität; und die Stärkung der Beteiligung privater Akteure durch deren Einbindung in nationale und internationale Diskussionen. ^{[ 244 ]}

Das Problem des Weltraumschrotts wurde als Herausforderung für Missionen um den Mond thematisiert, da die Gefahr einer Zunahme von Weltraumschrott in der Umgebung besteht. ^{[ 256 ] [ 257 ]}

Man geht davon aus, dass am 4. März 2022 erstmals von Menschen verursachte Weltraumtrümmer – höchstwahrscheinlich die ausgebrannte Stufe der Trägerrakete Langer Marsch 3C der Chang’e-5-T1- Mission von 2014 – unbeabsichtigt auf der Mondoberfläche aufschlugen und einen unerwarteten Doppelkrater verursachten. ^{[ 258 ] [ 259 ]}

Im Jahr 2022 wurden mehrere Teile von Weltraumschrott auf dem Mars gefunden: Die Rückseite des Rovers Perseverance wurde auf der Oberfläche des Jezero-Kraters entdeckt ^{[ 260 ]} , und ein Stück einer Thermodecke, das möglicherweise von der Abstiegsstufe des Rovers stammte. ^{[ 261 ] [ 262 ]}

Im Februar 2024 war der Mars mit etwa sieben Tonnen menschengemachtem Trümmermüll übersät. Dieser bestand größtenteils aus abgestürzten und inaktiven Raumfahrzeugen sowie ausrangierten Bauteilen. ^{[ 263 ] [ 264 ]}

Bis ans Ende der Welt (1991) ist ein französisches Science-Fiction-Drama, das vor dem Hintergrund eines außer Kontrolle geratenen indischen Nuklearsatelliten spielt, der voraussichtlich in die Atmosphäre wieder eintreten und weite, dicht besiedelte Gebiete der Erde bedrohen wird. ^{[ 265 ]}

Wall-E (2008) zeigt eine zukünftige Erde, die voller Müll ist und von der Menschheit verlassen wurde. Als der titelgebende Roboter den Planeten verlässt ^{[ 266 ]} und die Menschen zur Erde zurückkehren, kollidieren sie mit ausrangierten Satelliten.

Im Walt-Disney-Film „G-Force“ aus dem Jahr 2009 plant der Antagonist Speckles (gesprochen von Nicolas Cage ) die Vernichtung der Menschheit durch einen massiven, planetenweiten Beschuss mit Weltraumschrott, um die Erdoberfläche unbewohnbar zu machen. ^{[ 267 ]}

Gravity , ein Survival-Film aus dem Jahr 2013 unter der Regie von Alfonso Cuarón , handelt von einer Katastrophe auf einer Weltraummission, die durch das Kessler-Syndrom verursacht wird. ^{[ 268 ]}

In der elften Folge der ersten Staffel von „Love, Death & Robots “ (2019), „Helping Hand“, geht es um eine Astronautin, die von einer Schraube aus Weltraumschrott getroffen und dadurch von einem Satelliten im Orbit geschleudert wird. ^{[ 269 ]}

Der Manga und Anime Planetes erzählt die Geschichte einer Besatzung der Weltraumschrottstation, die Weltraumschrott sammelt und entsorgt. ^{[ 270 ]}

Neben der Darstellung von Weltraumschrott als Thema in Science-Fiction-Geschichten dient er in anderen Erzählungen als Quelle für die Handlung, wie etwa in Geschichten über Weltraumschrottsammler wie Space Sweepers (2021), oder als Folge oder Umgebung der Geschichte.

Die Folge „Konflikt“ aus Gerry und Sylvia Andersons UFO- Science-Fiction-Fernsehserie zeigt, wie kleine außerirdische Raumschiffe irdischen Weltraumschrott wie Orbitalraketen nutzen könnten, um für den orbitalen Weltraum-Eindringlingsdetektor von SHADO unsichtbar zu werden . ^{[ 271 ]}