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Wissenschaftler schlagen Alarm wegen der wachsenden Zahl brennender Satelliten in der oberen Erdatmosphäre.
Bei der Verbrennung werden die Materialien, aus denen es besteht, verbrannt Satelliten zur Bildung von Chemikalien führen, von denen bekannt ist, dass sie die Ozonschicht schädigen beeinflussen das Klima der Erde. Bedeutet das, dass wir aufhören sollten, Maschinen ins All zu schicken?
Nicht unbedingt. Hier sind vier Lösungen, die dazu beitragen könnten, die Menge potenziell schädlicher Substanzen zu reduzieren Satellitenasche in der Atmosphäre.
Wiederherstellbare Satelliten
Die Raumfahrtindustrie boomt. In den letzten 15 Jahren hat sich die Zahl der Satelliten im Orbit verzehnfacht und es wird erwartet, dass dieses Wachstum anhält. Innerhalb von 10 Jahren könnten 100.000 Satelliten kreisen Erdeoder 100-mal mehr als im Jahr 2010. Die meisten dieser Satelliten werden zu Megakonstellationen gehören, riesigen Flotten von Zehntausenden von Satelliten, wie der von SpaceX. Stern-Link.
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Megaconstellation-Betreiber wollen ihre Satelliten alle fünf Jahre durch neuere, leistungsstärkere Satelliten ersetzen. Um die Ansammlung von zu vermeiden WeltraumschrottSie planen, alte Satelliten loszuwerden, indem sie sie in die Atmosphäre schicken, um sie zu verbrennen.
Das britische Start-up Space Forge bietet jedoch eine andere Lösung. Satelliten sollten so konzipiert sein, dass sie einen heftigen Wiedereintritt überstehen, damit sie vom Boden geborgen, renoviert und neu gestartet werden können.
Weltraumschmiede ist ein Produktions-Startup im Orbit, das große, faltbare Hitzeschilde entwickelt, die den atmosphärischen Vorbeiflug unversehrt überstehen und wertvolle, im Weltraum hergestellte Materialien an Bord des Raumfahrzeugs bei der Rückkehr zur Erde schützen.
Wenn die Idee aufgeht, könnte die Technologie die Art und Weise, wie Dinge im Weltraum erledigt werden, völlig verändern.
„Wir glauben, dass die Entwicklung einer Strategie, bei der Satelliten intakt zurückgegeben, überholt und neu gestartet werden, Teil der Lösung des Problems sein könnte [satellite air pollution] „Problem“, sagte Andrew Bacon, Chief Technology Officer und Mitbegründer von Space Forge, auf einem Workshop im September 2024 zum Schutz der Erde und des Weltraums vor der Zerstörung von Raumfahrzeugen und der Sammlung von Trümmern, der an der University of Southampton im Vereinigten Königreich organisiert wurde.
„Dafür gibt es viele wirtschaftliche Gründe. Wir müssen lediglich die technologischen Hürden überwinden“, fügte er hinzu.
Bisher sind nur eine Handvoll Raumschiffe so konstruiert, dass sie einen Sturz vom Himmel überstehen – zum Beispiel von Menschen angetriebene Raumschiffe, Kapseln mit Proben von Asteroiden und anderen Himmelskörpern usw EspaceXDer Frachtdrache. Andere Raumfahrzeuge sterben während des Absturzes in Richtung Erde, zerfallen entweder vollständig oder hinterlassen in einigen Fällen verkohlte Metallreste, die (normalerweise) in abgelegenen Gebieten abstürzen, wo sie weder Menschen noch Eigentum Schaden zufügen.
Recycling von Weltraumschrott
Anstatt zur Erdoberfläche zurückgebrachte Satelliten zu bergen, glauben einige Technologen, dass es besser wäre, Raumfahrzeuge im Orbit zu recyceln und wieder aufzubereiten. Auf dem Workshop in Southampton stellte Patrick Neumann, Chefwissenschaftler und Mitbegründer des australischen Startups Neumann Space, die Idee eines neuen elektrischen Antriebssystems vor, das Aluminium aus alten Satelliten als Treibstoff nutzen könnte. Der Vorgang ist etwas komplizierter, als einfach nur Weltraumschrott einzusammeln und in ein Triebwerk zu füllen. Dafür ist eine umlaufende Schmelze erforderlich, die den gesammelten Abfall verarbeitet.
„Das System kann jedes feste, leitfähige Element als Treibstoff verwenden, einschließlich Aluminiumlegierungen“, sagte Neumann in seinem Vortrag.
Das Antriebssystem, erklärte Neumann, basiert auf der Kathodenbogentechnologie, die üblicherweise für Dünnschichtabscheidungen und -beschichtungen verwendet wird.
„Es funktioniert genauso wie ein Elektroschweißgerät“, sagte Neumann. „Zwischen der Kathode und der Anode entsteht ein Lichtbogen. Er verdampft Material von der Oberfläche der Kathode, ionisiert es und beschleunigt es nach unten. Das von der Kathode erzeugte Plasma ist nun der Auspuff und drückt den Gefäßraum.“
Neumann Space ist Teil eines Unternehmenskonsortium Arbeiten im Rahmen von a
Von der NASA finanziertes Small Business Innovation Research Program-Projekt. Unternehmen, darunter Pionier der aktiven Schuttbeseitigung AstroskalaNanoracks und Cislunar Industries wollen eine Demonstrationsmission starten, die beweisen soll, dass die neuen Triebwerke mit Treibstoff betrieben werden können, der direkt im Weltraum aus Satellitenabfällen hergestellt wird.
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Technische Einträge
Wiederherstellbare Satelliten und das Recycling von Trümmern im Orbit sind zwei völlig neue Technologiekonzepte, deren sinnvolle Umsetzung noch Jahre dauern wird. Es gibt jedoch Möglichkeiten, die Menge der gefährlichen Asche von Satelliten zu reduzieren. Erdatmosphäre fast sofort, sagte Minkwan Kim, außerordentlicher Professor für Astronautik an der University of Southampton, gegenüber Space.com.
Wissenschaftler wissen, dass Satelliten in Höhen zwischen 60 und 80 Kilometern verglühen. Die dabei entstehenden chemischen Verbindungen bleiben über Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte in der Atmosphäre, fallen nach und nach in tiefere Höhen und verursachen dabei Schäden. Aber Satellitenbetreiber könnten Satelliten so steuern, dass sie in geringeren Höhen, zwischen 20 und 30 km, zerfallen, sagte Kim, und so das Ausmaß des Schadens verringern.
„In diesen Höhen wären Metalloxide für einen viel kürzeren Zeitraum vorhanden“, sagte Kim. „Sie würden viel schneller zu Boden fallen und ihre Auswirkungen wären nicht erheblich.“
Betreiber können auch den Winkel ändern, in dem Satelliten in die Atmosphäre eintreten. Dies wiederum verändert die Temperatur, der das Raumschiff ausgesetzt ist, während es durch die immer dichter werdende Luft rast.
„Wir haben wissenschaftlich herausgefunden, dass beim Verbrennen von Metall ein Teil davon Metallpartikel und ein anderer Metalloxid bildet“, sagte Kim. „Wir glauben, dass Metallpartikel nicht so schädlich für die Umwelt sind wie Metalloxide. Indem wir die Temperatur ändern, bei der ein Satellit brennt, können wir mehr davon in Partikel statt in Oxide umwandeln.“
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Wissenschaftler überlegen auch, ob sie Aluminiumlegierungen, derzeit das Material der Wahl für die Herstellung von Satelliten und Raketen, durch etwas umweltfreundlicheres ersetzen sollen.
Allerdings befindet sich diese Forschung erst in einem frühen Stadium. Kim warnt davor neue Materialien könnte neue Herausforderungen mit sich bringen, die noch nicht verstanden sind.
„Das Problem ist, dass, sobald wir ein neues Material einführen, es ein ähnliches Problem verursachen kann“, sagte Kim.