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Zeitfragen | Beitrag vom 20.08.2020

Satelliten ohne EndeSpaceX ordnet den Nachthimmel neu

Von Jochen Dreier

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Langzeitbelichtung vom Start der Rakete SpaceX  von der Luftwaffenbasis Vandenberg am 7. Oktober 2018 über dem abendlichen Himmel von Santa Barbara, Kalifornien. (Getty Images / David McNew)
Langzeitbelichtung vom Start einer SpaceX-Rakete am Nachthimmel: Das Unternehmen bringt eine Ladung Satelliten nach der anderen in den Orbit. (Getty Images / David McNew)

Das amerikanische Raumfahrtunternehmen SpaceX möchte weltweit Internet anbieten. Dafür wollen sie über 40.000 Satelliten in die Erdumlaufbahn bringen. Das verändert den Nachthimmel, wie wir ihn kennen. Die astronomische Wissenschaft ist alarmiert.

Wann haben Sie das letzte Mal in den Sternenhimmel geschaut und Muster in den Sternen gesucht? Wie im Film "A Beautiful Mind", in dem die Physikerin Alicia Lardé und der Mathematiker John Nash Sinn in dem großen Chaos über uns suchen. Nur eine von vielen Szenen aus populären Filmen in denen der Blick zu den Sternen eine wichtige Rolle spielt. 

Der nächtliche Blick nach oben ist entweder romantisch, nautisch oder wissenschaftlich geprägt - und für jeden zugänglich. Der Sternenhimmel ist eine Konstante, die Menschen über die Jahrtausende verbindet.

Doch eine Veränderung zeichnet sich ab.

Im März 2020, die meisten Menschen waren coronabedingt zuhause, irritierte eine ungewöhnliche Lichtkonstellation am Himmel. Viele helle Punkte zogen in einer fast perfekten Linie und in fast genau gleichem Abstand über den Abendhimmel. Wie ein Flugzeug mit Landelicht wirkte jedes einzelne, aber höher, heller, zu gleichmäßig um natürlichen Ursprungs zu sein.

In den sozialen Netzwerken wurde interessiert, teilweise ängstlich und ein wenig verstört gefragt, was es damit auf sich habe. Die Antwort: Das amerikanische Raumfahrtunternehmen SpaceX hat eine weitere Ladung ihrer Starlink-Satelliten in die Umlaufbahn geschickt. 

Clemens Setz: "Mein Himmel!"

Der österreichische Schriftsteller Clemens Setz erzählt von seinem ersten Blick auf die Konstellation.

"Der erste war so, da waren die schon mehrere Tage im Orbit und da war die Lichterkette mit einem ordentlichen Abstand dazwischen. Es war eigentlich so wie geometrie-verwunschene Sterne, von der Venus kommend schön brav und identisch - das hat mich gar nicht so gestört", erzählt er.

"Und dann am nächsten Tag war eine neue Serie und die klebten noch ganz eng aneinander und das ergab richtig eine Grafik, das war wie ein projiziertes Hologramm im Himmel. Das hat mich wirklich so schockiert, offended, ich war richtig so: 'orr, das ist doch eine Frechheit. Mein Himmel!' Und mein Himmel, da fängt's eh schon an."

Aber was fängt da genau an? Es ist eigentlich recht schnell erklärt. SpaceX möchte weltweit Internet anbieten, mithilfe einer großen Anzahl von Satelliten im nahen Erdorbit. Dafür wollen sie bis zu 42.000 dieser rund 260 kg schweren Mini-Sender und Empfänger auf feste Umlaufbahnen bringen.

SpaceX schickt 58 weitere Starlink-Satelliten in den Orbit mit seiner Falcon-9-Rakete, gestartet am 18. August 2020 von der Cape Canaveral Air Force Station in Florida aus. (picture alliance / newscom/Joe Marino)Start einer Rakete ins Orbit mit Starlink-Satelliten an Bord: Schon jetzt ist SpaceX größter kommerzieller Satellitenbetreiber. (picture alliance / newscom/Joe Marino)

12.000 sind bereits bis 2027 genehmigt worden. Und so wurden 2018 die ersten zwei Test-Satelliten gestartet, 2019 dann 120 und ab 2020 fast zweiwöchentlich jeweils rund 60. Schon jetzt ist SpaceX der größte kommerzielle Satellitenbetreiber. Am Ende der Ausbaustufe würde es fünfmal mehr Satelliten im Orbit geben, als insgesamt seit Sputnik 1 1957 gestartet wurden.

Und deshalb die große Aufmerksamkeit. Kurz nachdem die Satelliten sich von den Trägerraketen trennen, sind sie als sogenannte Satellite-Trains, also Satelliten-Züge, am Nachthimmel zu sehen. Über mehrere Tage steigen sie dann in ihren endgültigen Orbit auf und entfernen sich voneinander.

Seit ständig diese Lichterzüge auftauchen, wird viel über das Projekt diskutiert. Viele, wie der Schriftsteller Clemens Setz, der einen Essay darüber in der "Frankfurter Allgemeinen Zeitung" veröffentlichte, fühlen sich davon ästhetisch gestört.

"Ich bemerkte, das wusste ich vorher gar nicht, dass ich den Nachthimmel als etwas Heiliges und Sakrales betrachte. Hätte ich vorher nie so formuliert, aber es muss so sein."

SpaceX - wichtigster Baustein im großen Plan von Elon Musk

Aber die Problematik geht viel weiter. Denn selbst wenn die Satelliten vom menschlichen Auge auf ihrem Endorbit kaum bis nicht mehr gesehen werden können, so stören sie durch ihre hohe Anzahl astronomische Beobachtungen von der Erde aus.

Ein weiterer Punkt ist die Gefahr von Kollisionen und einer Vermüllung des Erdorbits durch die fortschreitende Kommerzialisierung der Raumfahrt. SpaceX wird durch Starlink zum größten Satellitenbetreiber der Welt!

Und dann sind da noch die politischen und strategischen Ziele der raumfahrenden Nationen. Außerdem ist SpaceX nicht die einzige Firma die den Plan eines weltweit zugänglichen und erschwinglichen Satelliten-Internets verfolgt. Amazon, Oneweb und chinesische Firmen spielen auf dem Markt ebenfalls eine Rolle.

SpaceX ist nicht irgendein Unternehmen. Es ist eines der Vorzeigeunternehmen der USA, der wichtigste Baustein im großen Plan von Elon Musk. Ein Unternehmen, das die Raumfahrt revolutioniert, in dem sie sie erfolgreich privatisiert - wenn auch mit immensen Subventionen der US-Regierung.

Nachdem sie 2020 wieder amerikanische Astronauten vom Festland der USA zur ISS hin- und zurückgebracht haben, ist SpaceX fast unangreifbar geworden, eine amerikanische Ikone. 

Doch das Projekt Starlink erfährt wesentlich mehr Kritik als die anderen. Obwohl viele Raumfahrt-Enthusiasten sich von den Plänen Musks faszinieren lassen, immerhin ist sein ultimatives Ziel der Mars und dessen Besiedelung, scheiden sich hier die Geister. Und das hat vorerst mit der Sichtbarkeit der Satelliten zu tun. 

Der Lichtverschmutzung nicht mehr ausweichen können

Ortstermin im Planetarium am Insulaner in Berlin-Schöneberg. Hier wird sichtbar, was der Mensch schon längst verloren hat, durch Lichtverschmutzung, vor allem in urbanen Gebieten: Der Blick in den ungetrübten Sternenhimmel.

Dr. Monika Staesche leitet das Berliner Planetarium am Insulaner und ist zutiefst fasziniert von der Raumfahrt und den Sternen. Das sieht man auch daran, dass sie auf der Höhe ihres Herzens eine Brosche in der Form der Star Trek Raumstation Deep Space Nine trägt.

Für viele Menschen ist sie die Himmelserklärerin, im Planetarium oder auf nächtlichen Führungen. Deshalb erreichen sie rund um die Starlink-Satelliten viele Fragen von Interessierten. Das Thema beschäftigt Monika Staesche aber auch persönlich.

"Klar, wenn man da hochschaut, sich das anschaut, ist es erst mal ein faszinierender Anblick. Aber es ist ehrlich gesagt nichts, was ich andauernd haben möchte. Und nichts, was ich ständig in jeder helleren Sommernacht haben möchte", sagt Staesche.

"Denn im Sommer wird sich das Problem, wenn die Sonne nicht mehr richtig über den Horizont geht, besonders manifestieren, das ist bei der ISS noch schön, aber so viele Satelliten möchte ich da nicht haben. Es ist vor allem im Gegensatz zur normalen Lichtverschmutzung etwas, dem man nicht mehr ausweichen kann", erklärt sie.

"Wenn man die Berliner Lichtverschmutzung satt hat, dann fährt man halt raus ins Havelland, wo man nicht so viel Licht hat. Aber das ist bei den Starlink-Satelliten nicht mehr möglich, man kann nicht mehr ausweichen, auch nicht die Wissenschaft kann in irgendwelche entlegenen Gebiete ausweichen…"

Nicht mehr ausweichen können. Ist das unsere nächtliche Zukunft? In der Stadt ist es zu hell für die Sterne und auf dem Land so dunkel, dass die vielen kleinen Satelliten eines Internetproviders zu sehen sind? Monika Staesche beschreibt hier eine ähnliche Ohnmacht wie Clemens Setz sie beim Beobachten der aufsteigenden Satelliten gefühlt hat. Der Nachthimmel verändert sich.

Lichter, wie eine befahrene Straße

Jonathan McDowell, Astrophysiker an der Harvard Universität, verglich die Situation in einem Artikel des amerikanischen Magazins "The Verge" mit dem Anblick eines regen Flughafens mit Nachtbetrieb. Ein Licht nach dem anderen würde über den Betrachter ziehen. Linienzüge am Himmel, eine befahrene Straße.

"Wenn man hoch an den Nachthimmel schaut und sich dort halbwegs auskennt, dann sucht man sich seine Verbindungslinien. Also es gibt am Himmel eine gewisse Ordnung bei den Sternbildern. Regelmäßigkeiten sind eher eine Hilfe, wenn man sich am Sternenhimmel zurechtfinden möchte. Aber das sind keine Regelmäßigkeiten, es sind kleine Schnüre, die am Himmel entlang gezogen werden", meint Monika Staesche.

Clemens Setz muss an den Künstler Hundertwasser denken.

"Er hatte die Idee, dass die Natur keine rechten Winkel kennt, keine perfekten Quadrate, das wäre alles widernatürlich und ungesund. Das ist natürlich ein bisschen extrem. Und der Himmel ist uns wichtig, auch vielleicht einfach als Orientierung, einfach als Rätsel, als Punktmenge, die aber nichts ergibt, das müssen wir hinauf projizieren, Helden und Sternbilder...", sagt Setz.

"Aber wenn's dann einfach aussieht, wie von oben betrachtet eine Landstraße bei Nacht, wo dann so einzelne Autos fahren, dann sagt das was völlig anderes. Dann sagt das nur: Da oben ist auch Menschheit. Etwas völlig Unverständliches für uns jetzt, aber das könnte in 50 Jahren total normal sein."

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Starlink-Satelliten als Zeichen für den Beginn einer Zeit, in der die menschliche Präsenz im Weltall wesentlich normaler wird? Ein Gedanke, der Elon Musk gefallen würde. Vor allem wenn man bedenkt, dass die Einnahmen aus SpaceX auch dazu beitragen sollen, die zukünftige Marsmissionen zu finanzieren.

Und die Abnehmer sind zahlreich - nicht nur in entlegenen Gebieten auf Land. Auch auf dem Meer und in der Luft befinden sich natürlich mögliche Kunden. Noch 2020 startet der Betrieb des Internetangebots in den USA und Kanada. 

"Es ist ja interessant, wenn man sich überlegt, dass der Blick in den Nachthimmel, dass sich der Blick dann eher auf unsere Smartphones richtet und zu Internetaktivitäten führen wird. Das zu beurteilen ist natürlich ganz ganz schwierig, und vielleicht ist das eine technologische Entwicklung der Menschheit, die man erst mal neutral bewerten muss." 

Sybille Anderl ist Astrophysikerin und Philosophin und arbeitet bei der "Frankfurter Allgemeinen Zeitung". Der möglicherweise veränderte Nachthimmel, der beschäftigt auch sie, doch das ästhetische Empfinden ist womöglich das kleinere Problem. Vor allem weil die Satellite Trains immer nur kurz nach dem Start als Lichtzüge zu sehen sein werden.

Die astronomische Forschung rotiert

Tatsächlich wird vor allem der wissenschaftliche Blick ins Universum betroffen sein. Die astronomische Forschung rotiert, während SpaceX eine Ladung nach der nächsten in den Orbit befördert. Immer wieder werden Sternenfotos von Observatorien geteilt, die von mehreren weißen, oder hellen Strichen durchzogen sind. Starlink-Satelliten, die während der Belichtungszeit durch das Bild geflogen sind.

"Mittlerweile gibt es dazu ein paar Studien, Astronomen haben sich hingesetzt und das einfach mal durchgerechnet, versucht das zu überschlagen, wie groß der Schaden tatsächlich sein wird. Und um das zu machen, muss man erst mal feststellen, dass der Schaden unterschiedlich sein wird, je nachdem welches Wellenlängenband man sich anschaut", sagt Sybille Anderl.

"Optische Astronomen, also die, die sich den Sternenhimmel genau so anschauen, wie wir mit bloßem Auge, die werden anders betroffen sein, als zum Beispiel Radioastronomen, die Radiowellenlängen beobachten. Und da hat die ESO eine Studie herausgebracht, die sich auf optische Wellenlängen konzentriert hat. Und was da heraus kam war, dass man sehr viele Satelliten sehen wird und vor allem der Schaden bei den Observatorien groß sein wird, die einen großen Teil des Himmels über eine sehr lange Zeit beobachten", erklärt sie.

"Was für die Astronomen dramatisch ist, weil das eben die Programme sind, die für die Zukunft sehr wichtig sind. Also die wirklich den Himmel großräumig absuchen nach Ereignissen und Phänomenen."

Die Bilder und die Ergebnisse der Berechnungen sind besorgniserregend. Beispielsweise hat eine Aufnahme vom Cerro Tololo Observatorium in Chile schon im November 2019 innerhalb von 333 Sekunden 19 durchfliegende Satelliten aufgezeichnet. Ein ziemlich gestreiftes Bild.

Für Observatorien, die nur eine beschränkte Beobachtungszeit haben und deren Betrieb teuer ist, ein ernstzunehmendes Problem.

Megan Donahue ist eine US-amerikanische Astronomin und Präsidentin der American Astronomical Union. Sie verdeutlicht nochmal, wie wichtig die gefährdeten astronomischen Beobachtungen sind.

"Diese Satelliten-Spuren werden die ganze Astronomie beeinflussen. Und nur mit Astronomie verstehen wir, woraus das Universum besteht, zum Beispiel um dunkle Materie zu erforschen. Teilchenphysik braucht Astrophysik, Kosmologie erforscht das Alter und die Geschichte des Universum, wir schauen nach erdähnlichen Planeten und wir sind noch nicht mal fertig mit unserem eigenen Sonnensystem und da vor allem halten wir Ausschau nach Gefahren von Einschlägen", sagt sie.

Elon Musk, der Gründer von SpaceX, ist komplett anderer Meinung. Auf einer Fachkonferenz, der Satellite Conference 2020 in Washington DC im März 2020, sagte er im üblich flapsigen Stil: "Ich bin absolut sicher, wir werden keinen Einfluss auf astronomische Entdeckungen haben. Das ist meine Vorhersage. Wird es anders sein, dann werden wir eben korrigieren."

Satelliten mit Sonnenblende und dunkler lackiert

Offenbar verlassen sich nicht alle Mitarbeiter von SpaceX auf die Vorhersage ihres Chefs. Im Hintergrund findet eine rege Zusammenarbeit statt. Nach der Kritik aus astronomischen Kreisen, Gesprächen und Austausch von Studienergebnissen, wurden bei den letzten Starts von neuen Starlink-Satelliten Maßnahmen ergriffen.

Schon im Januar wurde einer der 60 Satelliten dunkler lackiert und Darksat getauft. Die Ergebnisse waren eine verminderte Reflektion von circa 55 Prozent. Und Anfang Juni wurde während der Live-Übertragung des Starts von der Moderatorin extra erwähnt, dass ein weiterer experimenteller Satellit an Bord ist.

Mittlerweile werden bei allen neuen Starts alle Satelliten mit Sonnenblenden ausgestattet. 

"Die Bemühungen von SpaceX, die Satelliten weniger hell zu gestalten, sind eine Sache. Aber die Satellitenspuren, die werden in den Daten sein, es gibt keinen Weg, dies zu verändern. Sie sind hell, sie sind groß und sie verkomplizieren die Datenanalyse sehr und limitieren unsere Entdeckungen."

Tony Tyson lobt zwar die Zusammenarbeit mit SpaceX, für ihn dürften die Auswirkungen allerdings auch mit am stärksten sein.

Er ist Astronom an der University of Wisconsin und Chef-Wissenschaftler des Vera C. Rubin Observatoriums. Ein Teleskop, das seit 2011 gebaut und 2021 erste Aufnahmen liefern wird. Es ist ein sogenanntes Large Synoptic Survey Teleskop, ein Spiegelteleskop, das durch seinen großen Sichtbereich den kompletten zugänglichen Himmel innerhalb sehr kurzer Zeit fotografieren soll.

Auf dem Gipfel des El-Peñón des Cerro Pachón im nördlichen Chile wird dann die größte je geplante Digitalkamera stehen. Sie hat ein Gewicht von rund 2,8 Tonnen, 3 Meter Länge und 1,6 Meter Durchmesser.

Aufnahmen von 30 Terrabyte pro Nacht soll die Kamera liefern. Durch diese extrem großen Bilder, wird damit gerechnet, dass jede Nacht um die 10 Millionen Dinge entdeckt werden, die vorher unbekannt waren. Innerhalb einer Minute können weltweit Forscher mit diesen Funden arbeiten. Es sind erstaunliche Zahlen. 

"Es stellt sich heraus, dass es die perfekte Maschine ist um a) unerwartete Dinge zu entdecken und b) sich Satelliten-Spuren einzufangen", sagt Tyson.

Die am 22. April gestarteten Starlink-Satelliten von SpaceX ziehen von Westen nach Süden über den Nachthimmel bei Worms, aufgenommen am 23. April 2020. (picture alliance / Promediafoto/Michael Deines)Starlink-Satelliten von SpaceX ziehen über den Nachthimmel. (picture alliance / Promediafoto/Michael Deines)

Mehrere Zehntausend Satelliten könnten bis 2030 im Erdorbit kreisen. Darunter Starlink- und Amazon-Satelliten und viele andere von Unternehmen und Staaten. Der Algorithmus, den Tony Tyson mit seinem Team entwickelt hat, um die Auswirkungen abzuschätzen, liefert niederschmetternde Ergebnisse.

"Wenn dort rund 48.000 Satelliten sind, dann gibt es keine Hilfe mehr. Unser Algorithmus und die Vorhersagen sind nicht perfekt, aber es ist ein aussichtsloser Kampf", sagt er.

"Alle astronomischen Beobachtungen werden zu einem bestimmten Anteil von der Lichtverschmutzung der Satelliten in erdnahen Orbits betroffen sein. Das Problem ist vor allem die schiere Anzahl. Das Rubin Observatorium ist noch mal ein spezieller Fall, weil es eine beispiellose Verarbeitungsmenge von Daten hat. Also wird es am meisten davon beeinflusst sein."

Tiefe Satelliten sind mit bloßem Auge zu sehen

Die Starlink-Satelliten arbeiten größtenteils in einem niedrigen Erdorbit zwischen 500 und 1000 Kilometern. Das hat für SpaceX mehrere Vorteile. Low Earth Orbits sind die energieärmsten Bahnen und damit am leichtesten zu erreichen. Außerdem umkreisen sie die Erde einmal in rund 100 Minuten. Viele Satelliten auf diesen Orbits ergeben ein geschlossenes Netz, durch das eine stabile Bandbreite an den Bodenstationen zu jedem Zeitpunkt erreicht werden kann. 

In der Dämmerung sind die tiefen Satelliten mit dem bloßen Auge zu sehen und stören hier astronomische Bilder, vor allem Beobachtungen von erdnahen Objekten, Asteroiden auf Kollisionskurs zum Beispiel. Für Wissenschaftler wäre es ein Katastrophenszenario, sollte ein Objekt übersehen werden.

Sind die Satelliten höher, so sind sie nicht mehr ohne Technik zu beobachten, dafür aber immer noch ein großer Dorn in den Linsen der Wissenschaft, vor allem bei tieferen Blicken ins Weltall. Denn in höheren Orbits um die 1000 Kilometer werden sie, zumindest im Sommer, von der Sonne durchgängig bestrahlt.

Schaut man auf die ganzen Simulationen und deren Ergebnisse, auf die von hellen Linien durchzogenen Bildern und die Stirnfalten der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, so stellt sich eine Frage: Warum wurden oder werden diese Probleme nicht vorher bedacht?

Patricia Cooper ist Vizepräsidentin für eine Abteilung bei SpaceX, die sich um die behördlichen Absprachen rund um die Unternehmens-Satelliten kümmert.

"Wir arbeiten, um diese zwei Ziele zu erreichen: Einmal die Satelliten für das bloße Auge unsichtbar zu machen und dann auch den Effekt zu minimieren, die sie auf die Wissenschaft haben, die Satelliten so dunkel zu gestalten, dass sie nicht die Detektoren der Observatorien beleuchten."

Die dunkel lackierten Satelliten von SpaceX reflektierten zwar um das dreifache weniger Licht, aber heizten sich auch enorm auf. Deshalb kommen jetzt die Sonnenblenden zum Einsatz. Diese reduzieren die Reflektionen weiter. Die scheinbare Helligkeit wird noch geringer. Ein gutes Ergebnis, weil sie so vor allem für das bloße Auge nicht mehr zu sehen sind. Für viele astronomische Beobachtungen sind sie aber immer noch zu hell.

Patricia Cooper betont in einer Zoom-Runde mit den wichtigsten Astronominnen und Astronomen der USA, wie schwer es war, die Helligkeit der Satelliten vorherzusagen. Dr. Manfred Gaida ist beim Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt für Raumfahrtmanagement  und Extraterrestrik zuständig.

"Also die staatlichen Raumfahrtfirmen, die würden sicherlich hingehen und Modelle rechnen und natürlich zu einem Modell gehört dann auch das Experiment, um zu sehen, ob das Modell funktioniert. Aber bei SpaceX habe ich das Gefühl, dass man da nicht so ernsthaft drüber nachgedacht hat", sagt er.

"Ich könnte mir vorstellen, dass die Raumfahrtfirma die Ärmel hochgekrempelt und gesagt hat, wir machen das - und zwar ohne groß zu schauen, was tut sich da im Umfeld, wen könnten wir stören. Eben wie so ein kommerzielles Projekt nun mal läuft, unter Zeitdruck, auch unter Gewinnerwartungen, dann wird das gepusht ohne die Konsequenzen zu hinterfragen."

SpaceX betritt viel Neuland

"Move fast and break things" im Orbit? Der alte Facebook- und Silicon-Valley-Leitspruch passt ganz gut zu SpaceX. Erst mitten in der operativen Phase werden Fehler korrigiert. Allerdings betritt das Unternehmen natürlich auch viel Neuland.

Die Effekte durch Sonnenreflektionen sind allerdings hinlänglich bekannt gewesen und auch auf der Erde zu simulieren. Stellt sich die nächste Frage: Gibt es denn keine nationale oder internationale Institution, die vorab Spezifikationen sehen möchte, die den Einfluss von neuen Satelliten abschätzt und bestimmte Normen einfordert? Eine Aufsicht wie bei Banken oder Chemieunternehmen?

"Wir sind hier wirklich in einem absoluten Neuland. Die Kommerzialisierung setzt erst seit den letzten zehn Jahren ein und das kann man wirklich sagen, wir sind in einem absoluten neuen Bereich."

Stephan Hobe ist Professor für Weltraumrecht an der Universität Köln und muss die Hoffnungen auf eine internationale Regulierung etwas dämpfen.

Tatsächlich muss SpaceX ihre Tätigkeiten nur von den nationalen Behörden FCC und FAA genehmigen lassen. Die FAA ist die Federal Aviation Administration und erteilt die Lizenz für die Starts. Die FCC ist die Federal Communication Commission und erteilt die Lizenzen für den Betrieb von Satelliten und andere Kommunikationsgeräte. Für diese Lizenzen gibt es wenige Beispiele bisher.

"Muster gibt es dafür eigentlich nicht bisher, weil es so viel kommerziellen Verkehr bis auf ein paar Satelliten noch nicht gab", sagt Hobe. "Der Startstaat, so heißt der, der Staat von dem das Fahrzeug startet, ist verpflichtet während des gesamten Unternehmens die Weltraumobjekte zu beobachten."

Das Weltraumrecht ist gleichzeitig ein Thema der Gegenwart, der Zukunft und doch ziemlich verstaubt. Das hat damit zu tun, dass es eigentlich nur einen großen internationalen Weltraumvertrag gibt: Das Outer Space Treaty von 1967.

Der Zweck des damaligen von den Vereinten Nationen initiierten Vertrags war vor allem zu verhindern, dass einer der zwei Großmächte eine Vorherrschaft im Weltraum erreicht. Außerdem wurde die militärische Nutzung untersagt.

Ansonsten ist bis heute alles - wenn überhaupt - über nationales Recht geklärt. Was irrsinnig klingt angesichts des staatenloses Erdorbits. Warum gibt es also keine internationale Behörde?

"Weil die großen Weltraumstaaten, USA, Russland und China, sich weigern werden schlicht und ergreifend dort mitzumachen", sagt Hobe. "Die lassen sich diese Kontrollbefugnisse nicht aus der Hand nehmen. Wir gehen in die Ära der Kommerzialisierung in einem Zustand ziemlich starker Autonomie, ziemlich starken Pochens auf staatliche Souveränität."

Ökonomische Faktoren bestimmend im All

War früher der Kalte Krieg treibender Faktor im All, so kommen jetzt ökonomische Faktoren dazu. Seit Ende April 2020 werden chinesische Unternehmen von der nationalen Reform- und Entwicklungsbehörde angehalten, in das Satelliten-Internet zu investieren.

Die großen Tech- und Kommunikationsfirmen haben Milliardenbeträge und große Pläne angekündigt. Das Rennen und damit auch die Zeit der großen Satellitenkonstellationen hat gerade erst begonnen.

Und damit beginnen eben auch erst die Probleme der Astronomie und anderen Wissenschaften. Fast muss man SpaceX dankbar sein, dass sie zwar Fehler machen, aber zumindest den Austausch mit der vor allem US-amerikanischen Wissenschaft suchen und Lösungsansätze erarbeiten. Andere Unternehmen könnten davon lernen. Auch weil so auch über die kleineren Anbieter gesprochen wird. 

Oneweb zum Beispiel. Das britische Unternehmen möchte ebenfalls ein Satelliten-Internet aufbauen, hat dafür bereits 74 Satelliten gestartet. Sie sind etwas kleiner, dafür aber in einem höheren Orbit. Im März 2020 meldete Oneweb Insolvenz an.

So richtig klar ist nicht, was oder wer eigentlich zuständig ist, sollte ein privater Satellitenbetreiber seinen Betrieb nicht mehr fortführen können. Und Nachlässigkeit ist im Orbit höchst gefährlich. Nicht nur für den sternenklaren Nachthimmel oder die astronomische Wissenschaft.

"Indem man zeigt, dass Risiken in diesen Mega-Konstellationen existieren, die dann wiederum enorme wirtschaftliche Folgen für alle nach sich ziehen würden. Genau diese Vermüllung des erdnahen Orbits, wenn man im schlimmsten Fall den Kessler-Effekt auslösen würde...", sagt Sibylle Anderl.

"... also dass man eine Kaskade von Körpern in diesem erdnahen Weltraum hätte, die immer kleinere Teile hervorrufen, so dass erdnahe Orbits nicht mehr für Satelliten oder Raumfahrt genutzt werden könnten. Das würde natürlich eine völlige Veränderung unserer technologischen und kulturellen Praktiken nach sich ziehen"

Die Astrophysikern und Journalistin beschreibt hier den Super-GAU im Erdorbit, das Kessler-Syndrom. Einen Kaskaden-Effekt durch eine Vielzahl zufälliger Kollisionen und einer extremen Zunahme des Weltraummülls. 

Und Kollisionen werden mit einer höheren Anzahl von Satelliten wahrscheinlicher. Denn anders als man denken könnte, gibt es wegen der nationalen Zuständigkeiten kein internationales Warnsystem, auf das alle zugreifen. Die jetzigen Mittel klingen so gar nicht nach Raketenwissenschaft.

Die ESA veröffentlichte ein Statement:
Gegenwärtig erfolgt der Austausch derartiger Informationen durch E-Mails - ein archaischer Prozess, der nicht mehr tragfähig ist, wenn sich immer mehr Satelliten im Weltraum befinden und so den Verkehr erhöhen.

Die ESA schlägt im Rahmen des ESA-Programms für Weltraumsicherheit eine Initiative zur automatisierten Risikoabschätzung und -minderung vor. Dies ist dringend erforderlich, um die wichtige Weltrauminfrastruktur in den kommenden Jahren zu schützen.

Zu starke Regulierung des Orbits von Staaten nicht gewünscht

Bisher wird über solche Programme höchstens diskutiert. Kein nationaler Staat mit strategischen und wirtschaftlichen Interessen möchte den Orbit zu stark regulieren.

Und die ständige Anpassungen der Umlaufbahnen birgt weitere Probleme: Denn so werden die Satelliten wieder weniger vorhersagbar für die Astronomie, die sich immer öfter satellitenfreie Beobachtungsfenster suchen muss.

Zumindest reagiert SpaceX auch beim Thema Weltraumschrott schnell. Eigentlich sollten einige tausend Satelliten, wie die der Firma Oneweb, auf höheren Bahnen um 1200 Kilometer über der Erde fliegen. Jetzt sollen diese alle auf tiefere Orbits gesetzt werden.

Am Ende ihrer fünfjährigen Lebenszeit werden sie so schneller in die Atmosphäre gezogen, um dann dort zu verglühen. Und die Astronomie zeigt sich erleichtert. Wird so doch auch die Sichtbarkeit während der Nacht verringert.

Doch dass es in den nächsten Jahren immer mehr Satelliten geben wird, daran wird sich nichts mehr ändern lassen. Sollte die Astronomie vielleicht auch in höhere Umlaufbahnen ausweichen, statt zu versuchen vom Erdboden die Sterne zu sehen?

"Satellitenmissionen sind viel teurer, sie haben immer den Nachteil, dass sie tendenziell mit veralteter Technologie fliegen, aufgrund dieser langen Vorlaufzeiten, der langen Planungszeiten. Es ist nicht so einfach instrumentelle Updates zu implementieren, wie das bei erdbasierten Teleskopen der Fall ist", erklärt Sibylle Anderl.

"Und dann hat man ja auch immer noch den Aspekt, dass die Größe des Teleskops über die Qualität der Aufnahmen entscheidet. Je größer, desto mehr Details. Und die Größe der Teleskope ist natürlich bei weltraumgebundenen stark beschränkt. 

Dazu kommt, dass sogar das Hubble Space Telescope manchmal gestörte Aufnahmen durch Satelliten oder andere Objekte aufweist. Hubble befindet sich auf einem 540 Kilometer hohen Orbit. Viele Satelliten sind höher. Und im Februar ist eine ausgebrannte chinesische Raketenstufe in nur 35 Kilometern Abstand durchs Bild geflogen. 

Outsourcen ins All ist also auch keine Lösung. Sibylle Anderl nennt neben dem praktischen Gründen auch noch einen soziologischen.

"Es ist ja eine Entwicklung in der Astronomie, dass sich die Beobachter und ihre Beobachtungsinstrumente immer weiter voneinander entfernt haben. Ganz früher waren sie in den Städten, an den Universitäten, dann wurden die Städte zu hell, dann mussten sie raus an den Rand ziehen", sagt sie.

"Und Ende des 19. Jahrhunderts hat man festgestellt, wir müssen noch weiter raus, da gab es dann in den Vereinigten Staaten erste Teleskope auf entlegenen Bergen, Mount Wilson, Mount Hamilton. Und heute ist es ja so, dass die sehr guten Teleskope an sehr entlegenen Orten stehen: Chile, Australien oder Südamerika."

Erhöhter Rechtfertigungsdruck auf wissenschaftliche Raumfahrt

Die Astronomie und die wissenschaftliche Raumfahrt, haben stets einen hohen Rechtfertigungsdruck. Die hohen Kosten, die langen Laufzeiten und oft sehr abstrakte Ergebnisse sind einem breiten Publikum oft nicht leicht zu vermitteln.

Jetzt kommt das Problem hinzu, dass die teuersten Teleskope in den nächsten Jahrzehnten mehr gestörte Bilder liefern könnten, die Laufzeiten sich verlängern, Kosten sich erhöhen und vor allem: Entdeckungen eben nicht entdeckt werden.

Was sich hinter den Satelliten-Streifen verdeckt, das wird womöglich immer unbeobachtet bleiben. Viele Phänomene im Weltall sind nur kurz zu sehen. Die Zeitspannen, mit denen die Astronomie arbeitet, die vielen Lichtjahre, die sie in die Vergangenheit schaut, sind gewaltig. Die Beobachtungen, die der Mensch mit professioneller Astronomie bisher gemacht hat, sind weniger als ein kurzer Augenblick in das Innere des Universums. 

"Der Nachthimmel, wie wir ihn vom Planeten Erde sehen, der gehört allen, nicht einer Institution oder einem Land", sagt die Astronomin Megan Donahue.

Aufnahme des Hubble Space Telescope im All (picture alliance / NASA/Cover Images)Sogar das Hubble Space Telescope weist manchmal gestörte Aufnahmen durch Satelliten oder andere Objekte auf. (picture alliance / NASA/Cover Images)

Und hier kommen die Bedenken der Wissenschaft mit denen zusammen, die einfach nur auf einer Decke liegend in den Himmel schauen. Tatsächlich beginnen mit den großen Satellitenkonstellationen Diskussionen über internationale Regulierungen und auch über Naturschutz. 

Die Internationale Astronomische Union erwähnte schon 2019 in einem kritischen Statement:
Wir wissen heute einfach noch nicht welchen Einfluss tausende sichtbare Satelliten am Himmel haben. Und auch wenn sie mit guten Absichten gestartet werden, so könnten sie Menschheit und Tierwelt bedrohen.

"Lichtverschmutzung ist ein schönes paralleles Beispiel dazu. Auch da beginnt man erst jetzt zu verstehen, dass es nicht nur die Astronomen sind, die jammern, weil sie keinen Himmel mehr haben, sondern dass die Lichtverschmutzung Auswirkungen hat auf die Pflanzenwelt, auf die Tierwelt, auf Insekten zum Beispiel ganz massiv und dass Vogelsterben dementsprechend auch auf Lichtverschmutzung zurückzuführen sein kann", sagt Monika Staesche.

"Ich bin mir einfach noch nicht sicher, was diese Menge an Satelliten für Auswirkungen haben wird, die wir vielleicht noch nicht absehen können. Ich mache mir einfach Sorgen, dass wir etwas zu viel rumpfuschen, obwohl wir noch nicht absehen können, was für Implikationen das hat."

Monika Staesche vom Berliner Planetarium am Insulaner äußert hier keine aus der Luft gegriffenen Bedenken. Die Wissenschafts-Community hat diese möglichen Probleme längst auf dem Schirm.

Wirtschaft first, Bedenken second

James Lowenthal vom Smith College und Mitglied des Komitees der Amerikanischen Astronomen Society für Lichtverschmutzung und Weltraumschrott, erwähnt dies ausdrücklich in einem Vortrag über die Auswirkungen. Viele Zugvögel richten sich nach den Sternen, das wurde schon in den 70er-Jahren bei Grasmücken anhand eines Experiments in einem Planetarium nachgewiesen.

Niemand weiß bisher was passiert, wenn plötzlich sehr viel mehr "Sterne" am Himmel sind und sie sich auch noch mit hoher Geschwindigkeit über den Horizont bewegen.

Doch auch hier gilt: Es werden erst Fakten geschaffen und danach womöglich korrigiert. Wirtschaft first, Bedenken second.

"Amerikaner entscheiden darüber, ob amerikanische Firmen das machen dürfen. Und natürlich, auch aus strategischen Gedanken heraus, finden sie das alles richtig. Und werden mit Sicherheit andere Maßstäbe ansetzen, als eine internationale Behörde, die aber fast illusionär wäre", schätzt Stephan Hobe.

Was Amerikaner sich selbst erlauben, das werden sich auch andere Länder im gleichen Maß zugestehen. Warum sollte China die vernünftige Großmacht sein, die lieber keine tausende Satelliten in den nahen Erdorbit schickt, weil womöglich Natur und Astronomie gefährdet sind?

Warum sollte Indien sich Gedanken über unseren Blick in den Abendhimmel machen, wenn ihre Raumfahrt- und IT-Industrie zum Zugtier einer aufstrebenden Wirtschaftsmacht gehört?

Sogar die Gefahr, durch Kollisionen den Orbit unbrauchbar zu machen oder Asteroiden auf Kurs Erde zu spät zu sehen, wird voraussichtlich eine zu abstrakte Gefahr für ein Umdenken sein.

Es ist das alte Problem: "There’s no glory in prevention." Wissenschaft und Gesellschaft warnen vor möglichen Gefahren. Man kann entweder auf sie hören oder sie kleinreden - die entstandenen Probleme eindämmen oder versuchen nach einer Katastrophe aufzuräumen. 

SpaceX ist immer gewinnorientiert

Derweil startet SpaceX eine neue Ladung Satelliten nach der anderen. Momentan rund 60 pro Flug. Denn manchmal nehmen sie noch ein paar von anderen Unternehmen mit. SpaceX ist immer gewinnorientiert, immer ist es ein Unternehmen, das sich auf die Fahne schreibt, den Menschen zu einer multiplanetaren Spezies zu machen.

Und so ist geplant, bis 2022 mit dem Starship genannten Großraumfahrzeug Nutzlast und Menschen zu transportieren. Bis zu 100 Menschen sollen damit einmal zum Mond und final zum Mars reisen können. Und mit dem Starship sollen pro Flug bis zu 400 Starlinks oder andere Satelliten ausgesetzt werden. 

"Diese Satelliten, die müssen ja ständig nachgeliefert werden. Durch die ständige Reibung an der Restatmosphäre und den Einflüssen der Variablen der Sonne, verlieren sie an Höhe und treten in die Atmosphäre ein und verglühen dort", sagt Manfred Gaida.

"Die sind so klein, da kommt nichts mehr am Boden an. Die entsorgen sich selber, das bedeutet aber auch, dass man ständig neue nachliefern muss."

SpaceX hat mit Starlink etwas begonnen, was lange bleiben wird. Monatlich werden irgendwo auf der Welt Lichter wie fliegende Sterne am Himmel entlangziehen. Und Satelliten im niedrigen Erdorbit werden bei Dämmerung in größerer Anzahl von jedem zu sehen sein.

"Was auch sein kann ist, dass die Dichte so hoch ist, dass es tatsächlich bekannte Muster dann ergibt. Das wird dann halt die Sternbeobachtung allmählich ablösen, dass man da Ketten sieht, dann bekommen die Namen und es ist alles so ein Ersatzprogramm für das frühere", mutmaßt Clemens Setz.

"Wir haben ja in den meisten Städten sowieso keinen Sternenhimmel mehr. Die Menschheit früher hat sich ja von einem Prachtgemälde überschirmt gesehen, das war die Begleitmusik des Universums für das Leben. Heute haben wir meistens Schwärze und ein paar Punkte."

Womöglich hat der Schriftsteller Clemens Setz recht. Die Menschheit wird sich neue Geschichten zur neuen Ansicht ausdenken.

Das Licht wird sortierter erscheinen, die menschliche Ordnung der Natur wird sich weiter in den Orbit ausbreiten. Und der alte verklärte-emotionale Blick in den Sternenhimmel wird zur Industrie-Romantik.

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(Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 17.01.2020)

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(Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 04.09.2019)

Zeitfragen

Streit ums ExistenzminimumWas der Mensch zum Leben braucht
Auf einem Tisch stehen ein Wasserglas und eine Scheibe Brot mit Butter. (Imago / Westend61)

Ein Dach überm Kopf, Nahrung, Kleidung, medizinische Versorgung: Diese Dinge gehören zweifellos zum Existenzminimum. Über alles andere wird heftig gestritten - auch weil die Frage, was ein menschenwürdiges Leben ausmacht, sich nicht pauschal beantworten lässt. Mehr

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