Russlands Antisatellitenwaffe: Eine Gefahr für die internationale Raumfahrt?

Am Morgen des 15. Novembers 2021 erreichte die Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) die unerwartete Anweisung, sich in ihren angedockten Raumfahrzeugen in Sicherheit zu bringen und auf eine Kollision vorzubereiten. Auslöser war eine neuentstandene Wolke aus Weltraumschrott, die die sieben Besatzungsmitglieder in größte Gefahr brachte.

Vier Astronauten der NASA, die erst eine Woche zuvor auf der ISS angekommen waren, zogen sich in ihre SpaceX Dragon-Kapsel zurück, zwei russische Kosmonauten und ein weiterer NASA-Astronaut gingen in ihrem Sojus-Raumschiff in Deckung. Sie blieben dort zwei Stunden lang. Als sich etwa 90 Minuten später eine weitere Trümmerwolke auf die Station zubewegte, waren sie gezwungen, das Manöver zu wiederholen. Die NASA musste seitdem einige geplante Aktivitäten canceln und hat angekündigt, den bisherige Zeitplan zu überarbeiten.

Das Außenministerium der USA teilte unterdessen mit, bei dem Weltraumschrott, der die ISS in Bedrängnis gebracht hat, würde es sich um die Trümmer eines kaputten Satelliten handeln, der Testziel einer russischen Antisatellitenwaffe (ASAT-Waffe) gewesen sei. Seine Zerstörung hinterließ tausende Schrottteile, die nun für die Besatzung der ISS und andere Satelliten, die sich in der erdnahen Umlaufbahn – Low Earth Orbit (LEO) – befinden, ein großes Risiko darstellen.

„Wir wussten zwar, dass Russland diese Tests durchführt, aber es erschreckt uns, in welchem Rahmen sie es getan haben“, sagt Kaitlyn Johnson, stellvertretende Leiterin des Aerospace Security Project des Center for Strategic and International Studies in Washington, D.C. Die Umlaufbahn des für den Test ausgewählten Satelliten überschnitt sich mit der Umlaufbahn der ISS. Die Menschen an Bord der Station, darunter auch russische Kosmonauten, wurden durch den Abschuss der Rakete in große Gefahr gebracht.

Das russische Verteidigungsministerium hat eine Mitteilung veröffentlicht, in der es den Test bestätigt, die daraus resultierende Gefährdung der Raumstation jedoch von sich weist: „Den USA ist bewusst, dass die entstandenen Trümmerteile in Bezug auf den Zeitpunkt und die orbitalen Parameter des Tests für die Raumstation, Raumfahrzeuge und Unternehmungen im Weltraum keine Gefahr darstellen oder darstellen werden.“

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Derzeit ist nicht klar, ob die russische Weltraumbehörde Roskosmos im Vorfeld über die Vorgänge informiert war. Bill Nelson, Administrator der NASA, hat in mehreren Interviews verlauten lassen, dass er gute Gründe für die Annahme habe, dass Roskosmos keine Kenntnis hatte und über den Test „vermutlich so entsetzt ist wie wir“.

Auch wenn der Test für viele überraschend kam, war er doch bei weitem nicht der erste einer ASAT-Waffe, der gefährlichen Schrott im Orbit hinterließ. Die Geschichte dieser Waffen, wie genau der aktuelle Test verlaufen ist und welche Folgen er für die ISS und andere Satelliten haben könnte, haben wir an dieser Stelle zusammengefasst.

Wie wurde der Test durchgeführt und welche Folgen hat er?

Der Ursprung der Trümmerteile war zunächst unklar – es gab lediglich Indizien, die darauf hindeuteten, dass eine ASAT-Waffe in ihre Entstehung involviert gewesen sein könnte. Unter anderem wurde von Russland eine NOTAM – eine Nachricht an Luftfahrer, die über Änderungen des Luftverkehrs informiert – versendet, in der es die Empfänger davor warnte, in den Luftraum über dem Kosmodrom Plessezk einzudringen. Der Weltraumbahnhof im Nordwesten Russlands wird hauptsächlich für den Abschuss von ASAT-Waffen genutzt.

„Warnungen für diese Zone werden immer dann ausgegeben, wenn Russland seine Nudol-ASAT-Waffen testet“, erklärt Jonathan McDowell, Astronom am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts. Nudol sei vergleichbar mit einem Raketenabwehrsystem, allerdings mit dem Unterschied, dass es dafür gebaut wurde, Objekte im Weltraum anzugreifen. „Die Zielführung und Telemetrie werden einfach nur so eingestellt, dass anstelle eines Punkts auf der Erde ein Satellit beschossen wird.“

Am Nachmittag des Abschusstags meldeten U.S.-Behörden, dass Russland den unbrauchbaren sowjetischen Aufklärungssatelliten Cosmos 1408 durch das absichtliche Abfeuern einer Rakete zerstört hätte. Der mehr als zwei Tonnen schwere Satellit, der Teil des russischen Funküberwachungssystems Zelina war, sei in Tausende Stücke zersprengt worden, die nun als Weltraumschrott durch den Orbit schweben würden.

Dem jüngsten Test einer Nudol-ASAT-Waffe waren mehrere andere vorausgegangen – der letzte fand im Dezember 2020 statt. Bisher hatte jedoch keiner die tatsächliche Zerstörung eines Objekts in der Erdumlaufbahn zur Folge.

„Sollte bei dem Test einer solchen Waffe tatsächlich ein Satellit getroffen werden, würde dadurch ein Trümmerfeld entstehen, dass diese Weltraumregion unwiederbringlich verunreinigt und ein Risiko für kommerziell genutzte Satelliten darstellt“, teilte das United State Space Command nach dem Test im Dezember 2020 mit. Es ist für die Überwachung von Militäroperationen im Weltraum zuständig.

Ned Price, Sprecher des U.S.-Außenministeriums, nannte den aktuellen Test „rücksichtslos“ und „gefährlich“, das United State Space Command bezeichnete ihn als „einfach verantwortungslos“. Ein Sprecher des Kommandos teilte mit, dass die Zerstörung des Satelliten „kein Versehen“ gewesen wäre.

Haben auch schon andere Länder ASAT-Waffen getestet?

Ein Bericht der Secure World Foundation, der im April 2021 veröffentlicht wurde, bestätigt das.

Im Jahr 2007 sprengte China einen seiner eigenen Satelliten in die Luft. Dabei entstanden Tausende Trümmerteile, die den Weltraumbehörden seitdem einige Kopfschmerzen bereitet haben. Ein Jahr später zerstörten die USA einen Aufklärungssatelliten, der den Dienst versagt hatte. Von dem Manöver blieben um die vierhundert Schrottteile im Orbit zurück. Im März 2019 war Indien das vierte Land, das mit dem Abschuss einer ASAT-Waffe seine Counterspace-Fähigkeiten demonstrierte, allerdings wählte es als Ziel einen Satelliten, der so tief im Erdorbit saß, dass seine Trümmer direkt nach der Sprengung größtenteils in der Atmosphäre verglühten. Nur drei Teile umkreisen die Erde nach wie vor.

Weltweit existieren mehrere Antisatellitensystem oder befinden sich gerade in der Entwicklungsphase. Manche zerstören Satelliten aktiv mithilfe von Impaktoren, andere setzen den Satelliten passiv außer Gefecht. In letzterem Fall kommen Technologien, wie kraftvolle Mikrowellen zum Einsatz, die die Elektronik des Satelliten beschädigen. Darunter Geräte, die das Kommunikationssystem unterbrechen und Lasersysteme, die von der Erde aus betrieben werden. Berichten von Kaitlyn Johnson und ihre Kollegen zufolge ist das ASAT-System der Chinesen inzwischen so stark, dass das Land „jeden U.S.-Satelliten angreifen könnte, der sich im LEO und vermutlich ebenso im MEO (mittlere Erdumlaufbahn) und GEO (geostationärer Orbit) befindet.“

Russland testet seit den Sechzigerjahren Antisatellitensysteme. Am Anfang der Testreihen stand das Projekt Istrebitel Sputnikow – zu Deutsch „Satelliten-Jäger“ – dessen Killersatelliten nicht von der Erde abgeschossen, sondern mit dem Zielobjekt auf eine gemeinsame Umlaufbahn gebracht wurden, wo sie sich diesem näherten bis es sich in Reichweite eines eingebauten Splittergefechtskopfes befand. Seit dem Jahr 2014 schießt Russland Nudol-Testraketen ins All.

Wie viel Weltraumschrott ist bei der Sprengung entstanden?

Laut dem U.S.-Außenministerium hat die Zerstörung von Cosmos 1408 über 1.500 Trümmerteile hinterlassen, die groß genug sind, um sie nachzuverfolgen zu können. Zusätzlich schweben aber noch weitere tausend kleinere Teile im Orbit.

„Insgesamt befanden sich vor dem Test etwa 20.000 nachverfolgbare Objekte in der Umlaufbahn. Diese Zahl wird sich nun um etwa zehn Prozent erhöht haben“, sagt Jonathan McDowell.

Damit die U.S.-Regierung ein Trümmerteil nachverfolgen kann, muss es mindestens zehn Zentimeter groß sein. LeoLabs, ein Start-Up, dass sich der Nachverfolgung von Objekten in der Erdumlaufbahn verschrieben hat, kann Fragmente aufspüren, die kleiner als zwei Zentimeter sind. Die Daten der Firma waren unter den ersten, die Hinweise auf die Zerstörung von Cosmos 1408 lieferten.

„Wir haben viele, viele Objekte gezählt. Eine konkrete Zahl haben wir noch immer nicht – aber es sind eine Menge“, sagt Ed Lu. Der pensionierte NASA-Astronaut, der mehr als 206 Tage im Weltraum verbracht hat, ist einer der Gründer der Firma.

Was passiert mit den Trümmern?

Wenn ein Satellit mittels einer Rakete gesprengt wird, folgt die entstandene Trümmerwolke für gewöhnlich seiner bisherigen Umlaufbahn. Manche Fragmente werden durch die Sprengkraft in einen höher- oder tieferliegenden Orbit geschleudert, einige gelangen auf eine völlig andere Flugbahn. Im Laufe der Zeit verstreut sich die Wolke und wird dadurch größer.

Die Trümmerteile aufzuspüren und ihre neuen Flugbahnen zu bestimmen wird Tage, wenn nicht Wochen dauern. Die größten Teile werden über Jahre und Jahrzehnte im Orbit verbleiben, die kleineren laut Jonathan McDowell in ungefähr einem Jahr in die Erdatmosphäre sinken und dort verglühen.

„In den kommenden Jahren besteht allerdings ein erhöhtes Kollisionsrisiko im Bereich der unteren Erdumlaufbahn“, sagt er.

Wie groß ist die Gefahr?

Objekte im Orbit bewegen sich mit extremen Geschwindigkeiten von Zehntausenden Kilometern pro Stunde, sodass der Zusammenstoß mit einem winzigen Trümmerteil bereits großen Schaden verursachen kann. Würde ein Objekt von der Größe eines Golfballs mit der ISS kollidieren, hätte das katastrophale Folgen. Eine Beschädigung des Rumpfs würde zur Druckentlastung innerhalb der Station und damit dem Tod der gesamten Besatzung führen. Je nachdem, an welcher Stelle es die ISS träfe, hätte selbst ein Fragment von der Größe einer Erbse enormes Schadenspotential.

„Unerkannte Trümmerteile sind das größte Sicherheitsrisiko, dem Astronauten ausgesetzt sind“, erklärt Ed Lu. „Die Zahl der nicht nachverfolgbaren Objekte im Orbit, die groß genug wären, um den Rumpf eines Raumfahrzeugs zu durchschlagen, liegt inzwischen bei einer Viertelmillion. Wir verlassen uns darauf, dass der Weltraum groß genug und dadurch eine Kollision unwahrscheinlich ist – aber Strategie kann man das nicht nennen, oder? Genauso verhält es sich mit der Erde und einem möglichen Asteroideneinschlag. Wir sagen uns einfach: ‚Der Weltraum ist groß und an den meisten Tagen läuft alles glatt‘.“

Wie gefährdet sind die anderen Satelliten im Orbit?

Jeder zusätzliche Weltraumschrott vergrößert das Problem und irgendwann könnte der Punkt erreicht sein, an dem sich so viel davon im LEO befindet, dass dieser nicht mehr nutzbar ist. Es ist bereits jetzt sehr eng in der erdnahen Umlaufbahn. Sollte die Federal Communications Commission der USA der Welle an Anträgen stattgeben, die sie in der letzten Zeit erreicht hat, könnten in den kommenden Jahren weitere 94.000 Satelliten im Orbit dazukommen. 

Ihr Betrieb wird durch ihre hohe Dichte zunehmend kompliziert und die Gefahr, die von ihnen für bemannte Raummissionen ausgeht, wächst. Im April 2021 mussten sich die NASA-Astronauten der SpaceX Crew-2-Mission in Sicherheit bringen, weil ein unerkanntes Trümmerteil ihrem Raumfahrzeug auf dem Weg zur ISS zu nah kam.

„Unnötiger Weltraumschrott im LEO ist schlecht. Aktiv dafür zu sorgen, dass noch mehr unnötiger Weltraumschrott entsteht, während wir gleichzeitig die Anzahl aktiver LEO-Satelliten erhöhen, ist noch schlechter“, sagt Jonathan McDowell.

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Cosmos 1408 umkreiste die Erde in einer Höhe von ungefähr 482 Kilometern, knapp unterhalb der Höhenlage des derzeit im Bau befindlichen SpaceX-Satellitennetzwerks Starlink, das weltweiten Internetzugang bieten soll. Trümmerteile, die durch die Sprengung in höherliegende Bereiche des Orbits geschleudert wurden, könnten mit einem der Tausenden Starlink-Satelliten zusammenstoßen, die sich hier bereits auf ihrer Umlaufbahn befinden, und diese möglicherweise funktionsunfähig machen.

„Starlink-Satelliten bieten eine große Angriffsfläche. Die, die getroffen werden, schweben daraufhin als tote Satelliten durch ein extrem beengtes Gebiet“, erklärt Jonathan McDowell. Das könnte ihm zufolge einen desaströsen Dominoeffekt nach sich ziehen, das sogenannten Kessler-Syndrom.

Was ist das Kessler-Syndrom – und wie wahrscheinlich ist es?

Das Syndrom wurde nach dem Astronomen und NASA-Mitarbeiter Donald Kessler benannt. Es beschreibt eine katastrophale Kettenreaktion, dessen Menge, durch zufällig miteinander kollidierendem Weltraumschrott, immer mehr zunimmt. Dies würde letztlich dazu führen, dass der LEO unbrauchbar wird. Indem Objekte im Orbit zusammenstoßen und dabei zerlegt werden, entsteht eine ständig wachsende Wolke aus Trümmern, die wiederum neue Kollisionen auslöst. Diese Kaskade der Zerstörung käme erst zu einem Ende, wenn im Orbit nichts mehr vorhanden ist, was kaputt gehen kann.

„Die Gefahr des Kessler-Effekts ist real. Die Frage ist nur, wann er eintreten wird“, sagt Jonathan McDowell. „Es ist eines dieser typischen Umweltprobleme: Man wacht nicht eines Morgens plötzlich auf und stellt fest, dass die Temperatur um 50 Grad gestiegen und die Ozeane gekippt sind. Es wird einfach graduell von Woche zu Woche schlimmer. Man ertrinkt in seinem eigenen Müll und bemerkt es nicht einmal.“

Warum hat Russland den Test durchgeführt, obwohl Weltraumschrott so gefährlich ist?

Die genauen Gründe, die Moskau dazu bewegt haben, seine ASAT-Waffen zu testen, ist unbekannt. Es ist aber kein Geheimnis, dass Russland – ebenso wie die USA und China – den Weltraum als potenzielles Kriegsgebiet ansehen. „Die russische Militärdoktrin besagt, dass der Weltraum in der modernen Kriegsführung eine entscheidende Rolle spielt. Der Einsatz ihrer Counterspace-Fähigkeiten soll einerseits die Effektivität des U.S.-Militärs schwächen und andererseits dabei helfen, zukünftige Kriege zu gewinnen“, sagt ein Sprecher des United States Space Command.

Doch selbst unter diesen Voraussetzungen sorgt der Test für allgemeine Verwirrung.

Seit dem Vorfall gab es einige Spekulationen darüber, ob die ASAT-Waffentechnologie dafür eingesetzt werden könnte, Menschen daran zu hindern, in den Weltraum zu fliegen. Die Folgen einer solchen Taktik wären jedoch extrem weitreichend.

Dieser Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.