Starlink: Müllen wir unseren Himmel zu?

Satelliten am Himmel Foto: Forest Katsch / Unsplash.com

Satelliten

Starlink: Müllen wir unseren Himmel zu?

Sie sorgen am Nachthimmel als Lichterketten für Aufregung. Warum will Elon Musk 42.000 Satelliten in die Erdumlaufbahn schießen?

15. Mai 2020 | Aktualisiert: 24. August 2021

Was sind die Starlink-Satelliten?

Die rund 250 Kilogramm schweren Kleinsatelliten sollen einen weltumspannenden Internetzugang auch in abgelegenen Gegenden ermöglichen. Damit das klappt, müssen sehr viele von ihnen in die Umlaufbahn geschossen werden. Die ersten beiden starteten im Februar 2018, im darauffolgenden Jahr gelangten 120 in den Orbit und seit Anfang 2020 starten jeden Monat ein bis zwei Raketen mit je 60 Starlink-Satelliten an Bord. Wenn alles nach den Plänen von SpaceX-Gründer Elon Musk verläuft, sollen so in wenigen Jahren bis zu 42.000 seiner Starlink-Satelliten die Erde umkreisen.

Ihre Starts sorgen immer wieder für Aufsehen, da die Satelliten anfangs wie auf einer Perlenschnur aufgereiht über den Himmel ziehen. In den Abend- und Morgenstunden reflektieren sie das Licht der Sonne und erscheinen so als Lichterkette. Nach und nach verteilen sie sich dann auf ihrer Umlaufbahn und die Kettenformation löst sich auf. Anders als die meisten herkömmlichen Satelliten baut SpaceX seine Starlink-Satelliten nicht als Zylinder oder Quader, sondern flach, ähnlich wie eine große Pizzaschachtel. So können sie in der Rakete leicht übereinandergestapelt werden.

Innovativer Ionen-Antrieb

Außerdem sind die Satelliten mit einem Ionen-Triebwerk ausgerüstet. Der Treibstoff ist das Edelgas Krypton. Seinen Atomen werden im Triebwerk erst Elektronen entrissen, sie sind dann positiv geladene Ionen. Dann werden sie durch ein starkes elektrisches Feld beschleunigt und mit hoher Geschwindigkeit aus dem Antrieb ausgestoßen. Durch ihren Rückstoß beschleunigen sie den Satelliten in die entgegengesetzte Richtung.

Die elektrische Energie für das Triebwerk liefern Solarzellen. Um ihre Position zu finden, navigieren die Satelliten unter anderem mit Kameras, an die ein Bilderkennungssystem angeschlossen ist. Dieses orientiert sich an den Sternen und vermutlich auch der Erde.

Wie soll das Starlink-Datennetzwerk funktionieren?

Die zurzeit gelaunchten Starlink-Satelliten befinden sich in 550 Kilometer Höhe, damit fliegen sie rund 100 Kilometer über der Internationalen Raumstation ISS. Sie sind sehr viel niedriger als die Satelliten bisheriger Anbieter von Internet-via-Satellit. Diese nutzen geostationäre Satelliten in circa 36.000 Kilometer Höhe.

Das hat den Vorteil, dass sich Satelliten in dieser Höhe mit derselben Rotationsgeschwindigkeit wie die Erde drehen. Wenn sie über dem Äquator positioniert sind, schweben sie so immer über derselben Stelle auf der Erde. Deshalb heißen sie geostationär. Das sind zum Beispiel die Satelliten, über die Fernsehprogramme ausgestrahlt werden.

Für eine flüssige Internetverbindung ist die große Entfernung aber ein Problem. Die Funkwellen bewegen sich zwar mit Lichtgeschwindigkeit, brauchen aber wegen der großen Entfernung und der Verarbeitungszeit der elektronischen Signale rund 600 Millisekunden vom Sender zum Empfänger und wieder zurück.

Diese Latenzzeit von über einer halben Sekunde macht Videokonferenzen schwierig und Onlinegaming mit vielen Mitspielern unmöglich. Elon Musk behauptet, mit seinen Starlink-Satelliten eine Latenzzeit unter 20 Millisekunden erreichen zu können. Das ist fast so schnell wie die derzeit schnellsten Internetanbindungen via Glasfaserkabel, die im besten Fall bei einer Latenzzeit von 5 bis 10 Millisekunden liegen.

Warum müssen es so viele Satelliten sein?

Die niedrige Umlaufbahn hat aber einen großen Nachteil: Die Satelliten bewegen sich schnell über die Erdoberfläche Sie sind also schnell außer Sichtweite und die Funkverbindung würde abbrechen. Damit das nicht passiert, sollen die Satelliten untereinander über Laser kommunizieren und die laufende Verbindung an den nächsten Satelliten übergeben, der sich gerade in Sichtweite zum User befindet. Das erklärt, warum SpaceX so viele Starlink-Satelilten ins All schießen will: Nur so kann fast die gesamte Erde abgedeckt werden.

Zum Internetempfang benötigt die Userin oder der User eine Box mit Empfangsantenne, von der zurzeit aber nur wenige Details bekannt sind. Sie muss wahrscheinlich auf dem Hausdach oder im Garten platziert werden und soll sich automatisch auf den jeweils aktiven Satelliten ausrichten. Elon Musk hat im April 2020 getwittert, dass noch in diesem Jahr der Starlink-Internetservice getestet werden soll – vermutlich zuerst in den USA und Kanada.

Gibt es noch andere ähnliche Projekte wie Starlink?

SpaceX ist nicht das einzige Unternehmen, das hofft, mit Satelliten-Internet Geld verdienen zu können. Sein Hauptkonkurrent war bisher OneWeb, ein Unternehmen mit Sitz in Großbritannien. Das hatte schon 74 seiner Internet-Satelliten in die Umlaufbahn geschossen, bevor es im März 2020 zahlungsunfähig wurde. Der ursprüngliche Plan sah vor, zunächst ein Netzwerk mit 650 Satelliten aufzubauen.

Zurzeit ist unklar, ob diese Pläne durch einen Einstieg von neuen Investoren oder eine Unternehmensübernahme weitergeführt werden können. Amazon arbeitet mit seinem “Project Kuiper“ daran, über 3000 Internet-Satelliten in den Orbit zu bringen. Daneben sind weitere Projekte dieser Art von anderen Unternehmen angekündigt. Auch China und Russland sind mit am Start.

Darf man einfach so viele Satelliten in die Umlaufbahn schicken?

Das Weltraumrecht ist noch sehr jung. Die Staaten weltweit machten sich dazu erst richtig Gedanken, als es mit der Raumfahrt losging. Bis heute ist zum Beispiel nicht geklärt, ab welcher Höhe der Weltraum beginnt: ab 80 oder 100 Kilometer, also ab einer Höhe, in die Flugzeuge noch gerade so vorstoßen können? Oder ab circa 160 Kilometer, was den niedrigsten Satellitenbahnen entspricht? Oder sollte man ganz auf eine Höhengrenze verzichten, wie es die USA immer wieder vorschlagen, weil man bisher auch ohne eine genaue Definition gut gefahren sei?

Regelung durch internationalen Vertrag

Ein internationaler Vertrag von 1967 regelt, dass jeder Staat das Recht hat, so viele Satelliten in den Orbit zu schießen, wie er will, solange dabei nicht die Satelliten eines anderen Staates gestört oder beschädigt werden. Die Internationale Fernmeldeunion (ITU – International Telecommunication Union) teilt außerdem jedem Staat Frequenzbereiche zu, in dem die jeweiligen Satelliten Funkwellen nutzen dürfen.

Konkret bedeutet das im Fall der Starlink-Satelliten, dass SpaceX dafür zwei Genehmigungen einholen musste: einmal von der Luftfahrtbehörde der USA (FAA – Federal Aviation Administration), die die Raketenstarts genehmigt, mit denen die Satelliten ins All transportiert werden, und von der Fernmeldebehörde der USA (FCC – Federal Communications Commission), die für SpaceX Funkfrequenzen bei der Internationalen Fernmeldeunion beantragt hat. Darüber hinaus ist in den USA nur “Weltall-Werbung“ verboten, also vom Boden aus mit bloßem Auge erkennbare Werbe-Displays. Darunter fallen aber nicht mit bloßem Auge sichtbare Satelliten-Lichtpunkte am Nachthimmel.

Sind die Starlink-Satelliten so gefährlich wie Weltraumschrott?

SpaceX hatte angekündigt, seine Satelliten so zu steuern, dass sie keine anderen Satelliten gefährden und bei einer drohenden Kollision ausweichen. Am 2. September 2019 kam es zum ersten kritischen Zwischenfall. Das Weltraumkommando der US-Luftwaffe warnte die Europäische Weltraumorganisation ESA vor einem möglichen Zusammenstoß eines ihrer Erdbeobachtungssatelliten mit einem Starlink-Satelliten. Die ESA wandte sich an SpaceX; die Firma weigerte sich aber, mit ihrem Starlink-Satelliten auszuweichen.

Daraufhin bewegte die ESA ihren Erdbeobachtungssatelliten auf eine höhere Umlaufbahn. Denn die Kollisionswahrscheinlichkeit war mit 1:1000 zehnmal höher als der übliche Wert, bei dem Ausweichmanöver gestartet werden. Expertinnen und Experten befürchten, dass mit der steigenden Zahl an Satelliten im Orbit solche Zwischenfälle in Zukunft deutlich zunehmen werden.

Wie könnte ein gefährlicher Müllgürtel um die Erde entstehen?

Kommt es zu Kollisionen zwischen Satelliten, kann eine gefährliche Kettenreaktion in Gang gesetzt werden. Davor warnten 1978 zum ersten Mal NASA-Wissenschaftler. Wenn zwei Satelliten zusammenstoßen, entstehen in der Regel mehrere Hundert Bruchstücke, die groß genug sind, um wiederum andere Satelliten zu zerstören. Bei den erneuten Zusammenstößen entstehen wiederum jeweils mehrere Hundert neue Satellitenfragmente.

Wenn sehr viele Satelliten in einer Bahnhöhe unterwegs sind, können derart viele Bruchstücke entstehen, dass sie einen Gürtel von gefährlichem Weltraum-Müll erzeugen. Dieser würde weitere Weltraum-Aktivitäten in dieser Bahnhöhe verhindern und im schlimmsten Fall sogar das Aufsteigen von Raketen durch diesen Müllgürtel hindurch sehr riskant oder sogar unmöglich machen.

Außer Kontrolle geratene Satelliten verglühen

SpaceX erklärt, ausgediente Satelliten kontrolliert auf die Erde stürzen und verglühen zu lassen. Nach Unternehmensangaben wurde aber bisher schon der Kontakt zu drei Starlink-Satelliten verloren. In der ersten Phase des Starlink-Projekts werden Satelliten auf rund 550 Kilometer Höhe gebracht. In dieser Höhe sind immer noch so wenige Luftmoleküle vorhanden, dass außer Kontrolle geratene Satelliten langsam abgebremst werden und mit der Zeit in Richtung Erdatmosphäre sinken.

Dort verglühen sie dann nach Angaben von SpaceX zu circa 95 Prozent. Für spätere Satelliten-Versionen kündigt die Firma eine Bauweise an, die 100-prozentiges Verglühen garantieren soll. In den später folgenden Projektphasen sollen Starlink-Satelliten auch auf höheren Umlaufbahnen platziert werden, auf denen keinerlei Luftwiderstand mehr herrscht. Dort können ausgediente Satelliten noch jahrzehntelang um die Erde kreisen.

Warum laufen Astronomen Sturm gegen Projekte wie Starlink?

Zum ersten Mal kamen im November Starlink-Satelliten astronomischen Beobachtungen in die Quere. Eine Wissenschaftlerin, die nach Spuren der mysteriösen Dunklen Energie sucht, twitterte eine astronomische Aufnahme, die von den Leuchtspuren der Satelliten durchzogen ist. Die Leuchtkraft der Starlink-Satelliten, die die Sonne reflektieren, kann millionenfach stärker sein als weit von uns entfernte Galaxien.

Die Astronominnen und Astronomen untersuchen solche Galaxien, um zu verstehen, wie unser Universum entstanden sein könnte. Als Reaktion auf die Kritik der Forschenden hat SpaceX Anfang 2020 einen teilweise schwarz angestrichenen Starlink-Satelliten ins All geschickt, der weniger sichtbar sein soll. Experten gehen aber davon aus, dass das die Probleme der Astronomen mit ihren empfindlichen Teleskopen nicht lösen wird.

Radioastronomie von der Erde aus in Gefahr

Auch die Suche nach Asteroiden, die auf Kollisionskurs mit der Erde sind, zählt zu den astronomischen Beobachtungen, die durch immer mehr Satelliten gestört werden könnten. Und die Funkwellen der Starlink-Satelliten drohen auch die Arbeit von Radioastronominnen und Radioastronomen weiter zu erschweren.

Diese erforschen den Weltraum, indem sie extrem schwache Radiosignale auffangen, die von kosmischen Objekten abgestrahlt werden. So konnten sie 2019 das erste Bild eines schwarzen Lochs machen. Ihre Beobachtungen wurden bisher schon immer wieder durch Funksignale der bereits aktiven Satelliten gestört. Die massive Zunahme von Satelliten könnte die Radioastronomie von der Erde aus in Zukunft unmöglich machen.

Ingo Knopf
Wissenschaftsjournalist und Filmemacher. Ursprünglich Biochemiker, aber interessiert sich für alles außer Fußball: vom Ursprung des Menschen bis zur Wurst, von Dunkler Materie bis Psychologie.

5 Kommentare;

  1. Ich habe den Artikel erst heute 19.11.20 gelesen und bin sehr dankbar für die Informationen. Diese Entwicklungen durch die rücksichtslose Ausbeutung unserer Umwelt ängstigen mich. Ich frage mich, welche Auswirkungen diese 42000 Satelliten auf uns und unsere Erde haben werden. Für mich ist das eine beispiellose Respektlosigkeit gegenüber unseren nachfolgenden Generationen. Mit den klimatischen Veränderungen kommen wir kaum zurecht und Herr Musk setzt noch einen drauf. Nachhaltigkeit kann nur über geschlossene Kreisläufe entstehen. Diese Satelliten werden lediglich für noch mehr Datenmüll im Internet sorgen und sie werden Herrn Musk noch reicher machen, weil er über ein Monopol verfügen wird. Den Preis für seinen Reichtum werden alle anderen Menschen auf dieser Erde bezahlen. Den Weltraum halte ich für ein Gut von öffentlichem Interesse, so wie die andere Umwelt, die uns auf der Erde umgibt. Wasser, Land und Luft. Niemand hat das Recht diese Reichtümer für seinen eigenen Vorteil zu nutzen und auszubeuten. Leider gibt es noch kein Gremium, dass diese Machenschaften unterbindet. Aber es wird sicherlich schon sehr viele Menschen geben, die diese Pläne und Handlungen gern ächten würden. Ich wünsche mir sehr, dass in Zukunft wieder mehr Achtung und Respekt für uns, unsere Nachfahren und unsere Umwelt aufgebracht werden kann.
    Ich kann nur hoffen, dass die Entwicklung auch Herrn Musk einholen wird und wir dann seine Produkte nicht mehr benötigen.

  2. Wer diese über den Nachthimmel ziehenden Punkte sieht, wird Zeuge der größten optischen Naturzerstörung, die es je gegeben hat. An diesem Anblick ist nichts beeindruckend, sondern er ist einfach nur zum Kopf schütteln. Schon in wenigen Jahren wird es keinen Ort mehr auf der gesamten Erde geben, an dem ein ungestörter Blick in den Sternenhimmel möglich ist.
    Diesem Musk gehört das Handwerk gelegt.
    Schade, dass heutzutage alle nur noch aufs Smartphone schauen und kaum noch jemand etwas für den Blick zur Milchstraße übrig hat.
    Lieber behalte ich den schönsten Sternenhimmel in meiner Erinnerung als dass ich ein von Strichen durchzogenes Foto von jedem Ort der Erde verschicken kann.

Schreibe einen Kommentar Antworten abbrechen

Mehr Wissen:

Ingo Knopf: Wissenschaftsjournalist und Filmemacher. Ursprünglich Biochemiker, aber interessiert sich für alles außer Fußball: vom Ursprung des Menschen bis zur Wurst, von Dunkler Materie bis Psychologie.