Was bleibt, wenn ein Teil einer Rakete im Weltraum verglüht? Forscher vom Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik in Kühlungsborn haben nachgewiesen, dass dabei messbare Spuren in der oberen Erdatmosphäre zurückbleiben. In einer Höhe von rund 96 Kilometern fanden sie eine deutlich erhöhte Menge an Lithium – etwa das Zehnfache des Normalwerts. Gemessen wurde das Alkalimetall knapp 20 Stunden, nachdem eine ausgebrannte obere Raketenstufe in die Atmosphäre eingetreten war. Eine natürliche Ursache können die Wissenschaftler um Robin Wing ausschließen, wie sie in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift „Communications Earth & Environment“ schreiben.
Die Forscher aus Kühlungsborn warnen, dass die Auswirkungen zunehmender Raumfahrtaktivitäten auf die obere Atmosphäre bislang kaum verstanden sind. „Trotz der wichtigen Rolle, die die obere Erdatmosphäre beim Schutz des irdischen Lebens spielt, sind die Folgen der zunehmenden Verschmutzung durch wieder eintretende Weltraumtrümmer auf den Strahlungstransport, die Ozonchemie und die Aerosolmikrophysik weitgehend unbekannt“, schreiben die Studienautoren. Sie wollen mit ihrer Studie zeigen, dass die verstärkten Raumfahrtaktivitäten Folgen für die obere Atmosphäre haben. Immer mehr Satelliten und Raketen werden in die Erdumlaufbahn gebracht. Allein für das Satelliteninternetprojekt „Starlink“ des amerikanischen Raumfahrtkonzerns SpaceX befinden sich derzeit knapp 10.000 Satelliten im All. Langfristig sind mehr als 40.000 geplant.
Ein Zufallsfund mit Signalwirkung
Die aktuelle Messung gelang mit dem sogenannten Lidar-Verfahren. Dabei handelt es sich um eine Art Laserscanning, mit dem Teilchen in der Atmosphäre in drei Raumdimensionen erfasst werden können. Die Wissenschaftler um Wing entdeckten die Lithiumwolke eher zufällig während routinemäßiger Beobachtungen. Sie registrierten das Lithium in einer Höhe zwischen 94,5 und 96,8 Kilometern 27 Minuten lang. Danach überprüften sie mit verschiedenen Mess- und Modellverfahren, ob das Lithium aus natürlichen Quellen stammen könnte. Statt einer natürlichen Ursache wiesen alle Spuren auf eine Raketenstufe einer Falcon-9-Rakete von SpaceX hin, die am 19. Februar im vergangenen Jahr in die Erdatmosphäre eingetreten war. „Das Ereignis erregte internationale Aufmerksamkeit, als Trümmerfragmente, darunter ein Treibstofftank, in der Nähe der polnischen Stadt Posen geborgen wurden“, heißt es in der Studie. Das gemessene Lithium stamme vor allem aus Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Aluminium-Legierungen für die Rumpfverkleidung.
Keine Reaktion von SpaceX
Bisher seien vor allem die Risiken für Menschen und Infrastruktur durch herabfallende Trümmer diskutiert worden, schreiben die Autoren. „Der Fall der Falcon 9 vom 19. Februar 2025 ist sowohl ein Vorbote des erwarteten Anstiegs der Anzahl von Satelliten- und Raketenwiedereintritten im kommenden Jahrzehnt als auch ein hervorragender Test für unsere Fähigkeit, die durch den Wiedereintritt künstlicher Satelliten verursachte Verschmutzung zu überwachen und zu erkennen.“ Die Wissenschaftler schickten ihren Artikel und die zugrunde liegenden Daten an SpaceX und gaben dem Unternehmen die Möglichkeit zur Korrektur – erhielten jedoch keine Antwort.
Bisherige Untersuchungen zu den Auswirkungen verglühender Raketen- und Satellitenteile konzentrierten sich vor allem auf Aluminium, weil es in solchen Objekten in großen Mengen verbaut wird. Laut einer 2023 in den „Proceedings“ der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften veröffentlichten Studie enthalten bereits etwa zehn Prozent der Schwefelsäurepartikel in der Stratosphäre Aluminium und andere Metalle, die aus verglühten Satelliten und Raketenstufen stammen. Bei der Reaktion des Aluminiums mit Sauerstoff entsteht Aluminiumoxid, von dem seit Jahrzehnten bekannt ist, dass es den Ozonabbau beschleunigt. Viele Vorgänge beim Verglühen von Raketen und Satelliten sind laut Wing und seinen Kollegen aber noch nicht ausreichend erforscht.