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Die Revolution der Minisatelliten

satellite (adapted) (Image by PIRO4D [CC0 Public Domain] via Pixabay)

Winzige Satelliten, teilweise kleiner als ein Schuhkarton, kreisen im Moment rund 200 Meilen über der Erde. Sie sammeln Daten über unseren Planeten und unser Universum. Nicht nur ihre kleine Erscheinung, sondern auch der geringer Preis unterscheidet sie von den größeren kommerziellen Satelliten, die zum Beispiel Telefonanrufe und GPS-Signale aus aller Welt bearbeiten. Diese Minisatelliten können die Art und Weise ändern, mit der wir Wissenschaft vom Weltraum aus betreiben. Ihr geringerer Preis bedeutet, dass wir mehr davon starten können, zum Beispiel, um gleichzeitige Messungen von verschiedenen Standpunkten aus mehrmals täglich möglich zu machen: Ein Datengeschenk, das mit traditionellen, größeren Satelliten finanziell nicht tragbar wäre.

Da man sie Minisatelliten nennt, gibt es Geräte, die nur etwa so groß sind wie zwei Kühlschränke. Es gibt auch Modelle von der Größe eines Golfballs. Am Ende der Skala stehen die sogenannten Nanosatelliten, die zwischen einem und zehn Kilogramm schwer sind und durchschnittlich so groß sind wie ein Laib Brot.

Im Jahr 1999 begannen Professoren aus Stanford und von den California Polytechnic Universities, einen Standard für Nanosatelliten zu etablieren. Mittlerweile ist das Projekt abgeschlossen. Sie entwickelten ein Baukastensystem mit nominellen Einheiten (1U-Würfeln) mit den Maßen von 10x10x10 Zentimetern und einem Kilo Gewicht. Diese würfelförmigen Satelliten werden größen- und gewichtstechnisch gestaffelt und nennen sich  1.5U, 2U, 3U, 6U und so weiter. Weil die Würfel mit kommerziellen Bauteilen von der Stange gebaut werden können, machten sie die Weltraumforschung für viele Menschen und Organisation, insbesondere Studenten, Colleges und Universitäten zugänglich. Diese Möglichkeit erlaubt es außerdem verschiedenen Ländern (darunter Kolumbien, Polen, Estland, Ungarn, Rumänien und Pakistan), mit den Würfeln erstmals überhaupt Satelliten und ein eigenes Weltraumprogramm zu starten.

Ursprünglich waren die würfelförmigen Satelliten als pädagogisches Werkzeug und technologischer Wirksamkeitsbeweis gedacht, die ihre Flugfähigkeit und die Möglichkeit aufzeigten, notwendige Operation im Weltraum durchzuführen. Wie alle Weltraumforscher müssen sie sich mit Vakuumbedingungen, kosmischer Strahlung, großen Temperaturschwankungen, hoher Geschwindigkeit, atomarem Sauerstoff und vielem mehr auseinandersetzen. Mit über 500 bereits gestarteten Satelliten haben sie außerdem die Diskussion um die erhöhte Menge an „Weltraummüll“ angeregt, der die Erde umkreist – vor allem, weil sie beinahe schon für Hobbybastler erschwinglich sind. Weil sie aber immer leistungsfähiger werden, haben die Nanosatelliten ihren Platz im Weltraum verdient.

Vom Beweis des Konzepts zur wissenschaftlichen Anwendung

Wenn wir über künstliche Satelliten sprechen, müssen wir zwischen dem Raumschiff selbst (oft „Satellitenbus“ genannt) und der Nutzlast (meist ein wissenschaftliches Instrument, Kameras oder aktive Komponenten mit ganz bestimmten Funktionen) trennen. Normalerweise bestimmt die Größe des Raumschiffs, wie viel Nutzlast es tragen und operieren kann. Mit dem technischen Fortschritt jedoch werden kleine Raumschiffe immer leistungsfähiger und können mehr und mehr Nutzlast transportieren und immer differenziertere wissenschaftliche Geräte bedienen.

Diese weiterentwickelten Nanosatelliten-Nutzlasten bedeuten, dass die Minisatelliten ausgewachsen sind und uns helfen können, mehr über unsere Erde und das Universum zu erfahren. Diese Revolution ist längst unterwegs; viele Regierungsorganisationen, private Firmen und Stiftungen investieren in die Herstellung von Satellitentransportern und Nutzlasten, die im Begriff sind, bestimmte wissenschaftliche Fragen zu beantworten. Dies geschieht in vielen Bereichen, darunter Wetter- und Klimaforschung auf der Erde, Weltraumwetter und kosmische Strahlung, Erforschung von Planeten und vieles mehr. Sie können außerdem auch als Pioniere genutzt werden, um den Weg für größere, teurere Satellitenmissionen, die diesen Fragen auf den Grund gehen, freizumachen.

Mein Team hier an der Universität von Maryland in Baltimore County wirkt an einem Projekt mit, das sich mit einem Satelliten-Raumschiff auseinandersetzt. Unsere Nutzlast, die wir Hyper Angular Rainbow Polarimeter (HARP) nennen, wurde entworfen, um Interaktionen zwischen Wolken und Aerosolen zu beobachten – also kleine Partikel wie Schmutz, Staub, Meersalz oder Pollen, die sich in der Atmosphäre der Erde befinden. HARP wird also der erste amerikanische Polarimeter im Weltraum zu sein, der Bilder machen kann. Solch ein wissenschaftliches Instrument hätte man unmöglich auf einem der frühen Winz-Satelliten anbringen können.

Vom Earth Science Technology Office der NASA unterstützt, wird HARP in dem Satelliten-Raumschiff unterwegs sein, das vom Space Dynamics Lab der Utah State University entwickelt wurde. Es bricht mit der Tradition, nach der nur Bauteile von der Stange verwendet werden. Wir haben unser Instrument mit spezifisch designten Teilen optimiert, um die komplizierten  Polarisierungsmessungen aus verschiedenen Winkeln und Spektren möglich zu machen, die die wissenschaftliche Aufgaben von HARP erfordern.

HARP ist momentan für einen Start zur ISS im Juni 2017 eingeplant. Kurz nach der Ankunft dort wird er losgeschickt und zu einem voll autonomen, Daten sammelnden Satelliten werden.

Kleine Satelliten – große Wissenschaft

HARP wurde entwickelt, um zu betrachten, wie Aerosole sich mit Wassertröpfchen und Eispartikeln zu Wolken zusammentun. Aerosole und Wolken sind in der Atmosphäre der Erde miteinander verbunden – Es sind aerosole Teilchen, die Wolkentröpfchen auslösen und sie dazu bewegen, zu Wolken zu werden, aus denen es schließlich regnet.

Diese Verbindung impliziert, dass eine Modifikation der Menge und der Typen von Partikeln in der Atmosphäre durch Luftverschmutzung, den Typ, die Größe und die Lebensdauer von Wolken ebenso wie den Niederschlagszeitpunkt beeinflussen wird. Diese Prozesse beeinflussen den globalen Wasserkreislauf der Erde, das Energiegleichgewicht und das Klima.

Wenn Sonnenlicht mit aerosolen Teilchen oder Wolkentröpfchen in der Atmosphäre interagiert, streut es in verschiedene Richtungen, abhängig von Größe, Zusammensetzung und Form des Objekts, mit dem es interagiert. HARP wird das gestreute Licht, das vom Weltraum aus gesehen werden kann, messen. Wir werden in der Lage sein, neue Erkenntnisse über die Menge von Aerosolen und die Größe von Wolkentröpfchen in der Atmosphäre zu gewinnen und saubere mit verschmutzten Wolken zu vergleichen.

Im Prinzip wird HARP in der Lage sein, täglich Daten von der ganzen Erde zu sammeln, trotz seiner kleinen Größe würde es riesige Datenmengen für die Beobachtung der Erde liefern. Diese Leistungsfähigkeit ist beispiellos in winzigen Satelliten und zeigt den Weg zu günstigeren, einfacher einzusetzenden wegbereitenden Vorläufermodellen für größere und komplexere Missionen auf.

HARP ist eines von mehreren Programmen, die momentan die Vorteile von Satelliten für die Sammlung wissenschaftlicher Daten nutzt. Die NASA, Universitäten und andere Institutionen erforschen neue geowissenschaftliche Technologie, den Strahlungskreis der Erde, ihre Mikrowellenemission, Eiswolken und viele andere Herausforderungen aus Wissenschaft und Ingenieurstechnik. Kürzlich wurde das MIT unterstützt, um eine Konstellation von 12 Würfeln, den sogenannten TROPICS, zu starten, die Niederschläge und Sturmintensität in der Atmosphäre der Erde untersuchen sollen.

Noch kommt es auf die Größe an

Aber die Natur der würfelförmigen Satelliten engt den Weg der wissenschaftlichen Erkenntnis immer noch ein. Beschränkungen bei Leistung, Speicher und vor allem der Möglichkeit, die Informationen zurück zur Erde zu senden, behindern uns dabei, HARP in einem Würfelsatelliten einzusetzen.

Wir werden deshalb weiterhin beobachten, wie HARP sich verhält, wenn er seine Beobachtungen macht. Hier am UMBC haben wir das Centre for Earth and Space Studies ins Leben gerufen, um zu untersuchen, wie gut sich kleine Satelliten beim Beantworten wissenschaftlicher Fragen bezüglich der Erde und des Weltraums machen. Hier werden die ersten Rohdaten konvertiert und interpretiert. Nach dem Beantworten von Fragen zu Interaktionen zwischen Aerosolen und Wolken ist es unser nächstes Ziel, herauszufinden, wie wir Minisatelliten und andere Techniken am besten einsetzen können, um die Erde und den Weltraum zu untersuchen. Zu überprüfen, was funktioniert und was nicht, wird dabei helfen, spätere größere Missionen und Einsätze zu planen.

Die Revolution der Minisatelliten, angetrieben durch die allgemeine Zugänglichkeit des Weltraums durch Satellitenwürfel, geht nun über in die nächste Revolution. Die nächste Generation von Nutzlasten von Nanosatelliten wird die Grenzen der Wissenschaft vorantreiben. Vielleicht werden sie größere und leistungsfähigere Satelliten nie übertreffen, aber Nanosatelliten werden in ihrer eigenen Rolle im Rennen um die Erforschung der Erde und des Weltraums weiter wachsen.

Dieser Artikel erschien zuerst auf „The Conversation“ unter CC BY-ND 4.0. Übersetzung mit freundlicher Genehmigung der Redaktion.


Image (adapted) „satellite“ by PIRO4D (CC0 Public Domain)


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Fünf Gründe, warum wir die Klimaforschung der NASA brauchen

Comet landing - Kometenlandung (adapted) (Imag by DLR German Aerospace Center [CC BY 20] via flickr)

Würde Präsident Trump tatsächlich die finanzielle Unterstützung der NASA kürzen? Das Thema wurde bereits angesprochen, jedoch nicht von den führenden Wissenschaftlern. Schuld daran sind die Lobbygruppen der fossilen Brennstoffindustrien und die Politiker, die bereits seit mehr als zwei Jahrzehnten Zweifel säten, Fakten verschleierten oder mit Lügen argumentierten, dass die Menschen nicht der Grund für die signifikanten Klimaveränderungen seien.

Dieser Umstand wird das Trump-Team, das für PR aus Skeptikerkreisen verantwortlich ist, sicherlich ärgern. NASA-Organisationen wie das Goddard Institute for Space Studies und das Jet Propulsion Laboratory haben grundlegende Beiträge zu unserem Verständnis, wie Menschen das Erdklima verändern, erbracht. Und der US-Steuerzahlern hat es bezahlt. Würde man aufhören, die Forschung der Klimaveränderungen der NASA zu finanzieren, wäre, als würde man sich die Finger in die Ohren stopfen und sich ein Liedchen pfeifen. Dem Klima ist die Politik egal, denn es wird weiterhin auf den Ausstoß von Treibausgasen reagieren. Das Einzige, was sich verändern würde, wäre die führende Position der USA in diesem Forschungsbereich, mit dem Risiko, dass nicht nur Amerika, sondern die gesamte Menschheit am Ende als Verlierer dastünde.

Daher sind hier fünf Gründe, weshalb die Kürzung (oder auch die mutwillige Zerstörung) der Mittel für die Klimaforschung der NASA eine außergewöhnliche Dummheit wäre.

1. NASA-Satelliten sind unsere Augen auf unsere Welt

Zurzeit arbeitet die NASA mit mehr als einem Dutzend Satelliten im Erd-Orbit und überwacht die Veränderungen der Ozeane, des Festlands und der Atmosphäre. Ihre Forschungen umfassen die Solaraktivitäten, den Anstieg des Meeresspiegels, die Temperatur der Atmosphäre und der Ozeane, die Ozonschicht, die Luftverschmutzung und Veränderungen im Meer sowie der Eismassen.

Alle diese Faktoren haben einen direkten Einfluss auf den Klimawandel, aber sie stellen auch wichtige Erkenntnisse der verschiedenen Komponenten der Erde selbst dar. Es wurden Milliarden in diese Programme investiert, die Daten produziert haben, die von einer internationalen Wissenschaftsgemeinschaft genutzt werden, um verschiedene erdbezogene Themen zu studieren.

2. Klimaforschung ist ein Schlüsselbereich der Mission der NASA

Wir können die Satelliten vielleicht nicht abstellen, aber wir können die Regierung dazu bringen, die Daten nicht mehr zu nutzen, um die Forschung um den Klimawandel voranzutreiben. Die NASA wurde mit dem „National Aeronautics and Space Act“ von 1958 mit dem Auftrag gegründet, Technologien für die Weltraumbeobachtung zu entwickeln, nicht jedoch für die Geowissenschaften – das war die Aufgabe anderer Bundesbehörden.

Das Model der querfinanzierten Forschung scheiterte allerdings in den 1970er Jahren aufgrund des Finanzierungsmangels. Die Budgets wurden gekürzt und schließlich konnte die die NASA ein paar wisseschaftliche Untersuchungen anhand der Daten durchführen, die sie vorher erstellt hatten. Außerdem wurde angekündigt, dass die Forschung auf „nationale Bedürfnisse“ wie Energieeffizienz, Umweltverschmutzung, Ozonabbau und, ja, auch den Klimawandel ausgerichtet würde. So ist die Erd- und Klimaforschung zu einer zentralen Aufgabe der Behörde geworden, die auch eine weltweit führende Position innerhalb der Problematik innehat.

3. Die NASA hat die Besten der Besten

Die NASA kennt man auf der ganzen Welt – besonders wegen Programmen wie Apollo, das Menschen zum Mond gebracht hat. Aber ihr Ruhm geht weit über das generelle Interesse an der Weltraumfahrt hinaus. Die NASA kann einige der besten Erd- und Klimaforschung vorweisen, weil ihre Programme einzigartige Möglichkeiten der Forschung in enormer Bandbreite bieten. Und sagen zu können, dass man für die NASA arbeitet, ist immer noch ziemlich cool.

Die Klimaforschung nicht weiter zu finanzieren, würde bedeuten, dass viele Forscher, von denen manche gerade am Anfang ihrer Karriere stehen, aus ihren Jobs gedrängt werden würden. Manche würden wohl rasch und mit offenen Armen von Einrichtungen in anderen Ländern empfangen werden – tatsächlich bin ich ziemlich sicher, dass einige Jobangebote bereits auf dem Postweg zu den Wissenschaftlern sind. Für die USA wäre das jedoch ein ziemlicher Verlust.

4. Die NASA hat das Image des Klimawandels verändert

Ein Besuch auf der Klima-Homepage der NASA macht sofort klar, wie viel Einfluss die NASA im Forschunsgbereich zum Thema Erde genommen hat. Das Thema Klimaforschung ist komplex. Die NASA hat zusammen mit anderen US-Agenturen wie der National Oceanic and Atmospheric Administration einzigartige Darstellungen des Klimawandels veröffentlicht. Diese werden von anderen Agenturen und Kommunikatoren auf der ganzen Welt genutzt. Auf diese Weise werden das Profil und die Reputation der NASA und den USA als führende Wissenschaftler gestärkt.

5. Die Klimaforschung könnte das nächste große Vermächtnis der NASA werden

Es ist recht leicht, die NASA-Missionen zu verklären. Die Apollo-Mission war definitiv eine beeindruckende Leistung. Doch während US-Astronauten den Mond ‚für die gesamte Menschheit‘ besuchten, sollten wir uns daran erinnern, dass der Wettlauf ins All im Kalten Krieg durch die UdSSR mit vorangetrieben wurde. Die Tatsache, dass die Menschen danach nie wieder zum Mond zurückkehrten, sollte uns verdeutlichen, dass dort bei gelegentlichen Besuchen wohl einfach nicht sonderlich viel zu holen ist.

In Bezug auf das Vermächtnis denke ich, dass Eugene Cernan, der Leiter der Apollo 17-Mission und somit der letzte Mensch, der auf dem Mond war, es am besten zusammenfasste: „Wir sind aufgebrochen, den Mond zu erforschen, und tatsächlich entdeckten wir die Erde.“

Ein Besatzungsmitglied der Apollo 17 war es, das das Foto mit der Kenung AS17-148-22727 machte, als sie am 7. Dezember 1972 den Orbit verließen. Dies war das Foto, das später unter dem Namen „Blue Marble“ bekannt wurde. Das Bild wurde zu einem der meistkopierten Fotos der Geschichte. Seit das Bild aufgenommen wurde, fanden auf der Erde enorme Veränderungen statt. Mittlerweile leben dort doppelt so viele Menschen, die Zahl der Wildtiere hat sich halbiert. Der CO2-Gehalt in der Atmosphäre ist höher als in den tausenden Jahren zuvor. Und tatsächlich haben sich die Erdoberfläche und die Ozeane erwärmt, die Gletscher schmelzen und der Meeresspiegel steigt.

Wie alle anderen Bilder der NASA wurde auch „Blue Marble“ für die Öffentlichkeit zur freien Nutzung herausgegeben. Die Forschungsergebnisse, die die NASA errungen hat, werden auf die selbe Weise weltweit geteilt. Die Ergebnisse der Erd- und Klimaforschung repräsentiert nicht nur die Höhepunkte der US-Geschichte, sondern die der kompletten Menschheit. Wir brauchen sie jetzt mehr denn je.

Dieser Artikel erschien zuerst auf „The Conversation“ unter CC BY-ND 4.0. Übersetzung mit freundlicher Genehmigung der Redaktion.


Image (adapted) „Comet landing / Kometenlandung“ by DLR German Aerospace Center (CC BY 2.0)


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Wieso das Weltraumwetter ein Risiko für die Finanzindustrie darstellt

Comet landing Kometenlandung (adapted) (Image by DLR German Aerospace Center [CC BY 2.0] via flickr)

Die üblichen Risikos in der Finanzbranche – Zinssatzänderungen, Wechselkursschwankungen oder einfach das Ergebnis eines nicht verpflichtenden Referendums – sind weithin bekannt. Aber es gibt noch einen anderen Faktor, der das Bankwesen und Investmentfonds beeinflussen kann, ein Faktor dessen sich die meisten von uns wenig bewusst sind: das „Weltraumwetter“. Die Konsequenz daraus, dass man in der Nähe eines dynamischen Sterns wie der Sonne wohnt, sind – abgesehen davon, dass sie unseren Planeten auf genau der richtigen Temperatur hält, damit dieser existieren kann – die Eruptionen und die Explosionen, die sie verursacht. Dies kann Störungen im magnetischen Feld der Erde und der Atmosphäre bewirken, was wiederum Störungen bei einer weiten Spanne von technologischen Systemen, auf die sich die Gesellschaft verlässt,  hervorrufen kann. Das bezieht auch die Technologie ein, die die Finanzindustrie nutzt. Im 19. Jahrhundert war es das Telegraphensystem, das betroffen war. Das System erfuhr Störungen während seines Betriebes und es gab ein Feuer im Büro, als das Equipment anfing, während starker Wetterstürme im All Funken zu sprühen. Seit damals hat sich unsere Techniknutzung verstärkt. Im Ergebnis kann das Weltraumwetter noch mehr Schaden anrichten. Schienenwege, Elektrizitätsnetzwerke und der Funkverkehr sind alle anfällig gegenüber dem Weltraumwetter. Und die Ankunft des Raumzeitalters, in dem wir mehr und mehr von Satelliten für alle Formen der Kommunikation abhängig sind, hat das Problem noch aktueller werden lassen. Das Problem wurde erneut akut, als die Erde einen geomagnetischen Sturm erlebte, der dazu führte, dass das Stromnetz in Hydro-Québec, Kanada, starke Spannungsschwankungen erfuhr. Das löste das Schutzsystem des Stromnetzes aus und führte dazu, dass das gesamte Netzwerk in weniger als 2 Minuten abgeschaltet wurde. Einige Millionen Menschen waren so ohne Strom und das Ganze kostete die Wirtschaft sechs Milliarden Kanadische Dollar. Eindeutig gibt es Risiken für Investment- und Vertriebsbanken, Wechselstuben, Investmentfonds und Versicherungs- und Immobilienfirmen – die alle auf Systeme angewiesen sind, die empfindlich gegenüber dem Weltraumwetter sind. Um zu verstehen, wie genau sich die Risiken manifestieren, haben sich Weltraumwetter-Experten mit Experten des Finanzsektors getroffen. Aus diesen Gesprächen erwuchs eine Einsicht darüber, wie viele Bereiche des Geschäfts genau betroffen sein könnten. Ein neuer Bericht zeigt auf, wo dieser Einfluss spürbar sein kann und schlägt Leitlinien vor, wie Unternehmen Widerstandsfähigkeit erlangen können, wenn es zur Bedrohung durch das Weltraumwetter kommt.

Die Risiken verstehen

Der Ursprung des Weltraumwetters liegt in der Atmosphäre der Sonne, die starke Winde erzeugt, große Ausbrüche von Strahlung, inklusive Röntgen- und UV-Strahlung (Sonneneruptionen) und Eruptionen von elektrisch aufgeladenem Gas und einem magnetischen Feld (koronaler Massenauswurf). Die erste Sonneneruption konnte vor mehr als 100 Jahren, im Jahr 1859, beobachtet werden. Die Entdeckung von koronalen Massenauswürfen erfolgte viel später in den späten 1970er Jahren. Gleichzeitig mit dem Emittieren von Licht und Hitze rasen die Röntgenstrahlen, hochenergetische Partikel mit einem magnetischen Feld, zur Erde und stören das magnetische Feld der Erde. Außerdem sorgen sie – neben der Entstehung von wunderschönen Polarlichtern – dort für elektrische Ströme, wo man sie möglicherweise nicht haben will. Die Lektionen, die wir aus dem Hydro-Québec-Sturm und der Dysfunktion der Satelliten über die Jahrzehnte gelernt haben, haben uns geholfen, die Gefahrenstufe, die vom Weltraumwetter ausgeht, zu verstehen und auch gezeigt, wie wir die Effekte abwehren können. Die Länder umfassenden Netze werden so konstruiert, dass sie widerstandsfähiger sind. Es werden täglich Vorhersagen für das Weltraumwetter der kommenden Stunden und Tage ausgegeben. Der erste Schritt in Richtung Entschärfung der Effekte des Weltraumwetter ist es, den Überblick darüber zu behalten. Ganz grundsätzlich wird für die verschiedenen Systeme, die gebraucht werden, um finanziellen Handel profitabler und unsere persönlichen Finanzen Schritt für Schritt papierlos werden zu lassen, eine ständige und ununterbrochene Stromversorgung gebraucht. Während mancher extremer Weltraumwettersituationen können aber Schauer durch hochenergetische Partikel und die Strahlung von Sonneneruptionen Schlüsselsysteme beeinträchtigen. Dies kann die Verarbeitung der extrem hohen Datenvolumen der Transaktionen behindern – die Übertragung von Aktien, Anteilen oder Geld zum Beispiel. Das synchronisierte Timing der Transaktionen ist unerlässlich und der Zeitstempel kommt oft von globalen Positioniersatelliten, deren Signale durch das Weltraumwetter beeinträchtigt werden können. Noch grundsätzlicher kann das Weltraumwetter auch den Flugverkehr beeinflussen, also eine zunehmend normale Funktion vieler Unternehmen. Die Unterbrechung, die das Wetter im Funkverkehr hervorrufen kann, kann dazu führen, dass Flüge unterbrochen, umgeleitet oder sogar gestrichen werden. Jetzt, wo die Anfälligkeiten identifiziert worden sind, kann eine Reihe von Lösungen entwickelt werden. Die Unternehmen haben Krisenmanagementteams vor Ort und auch das Weltraumwetter kann vorhergesehen werden. Interne Übungen können ausgeführt werden, um herauszufinden, welche Auswirkungen des Weltraumwetters für jedes einzelne Unternehmen hat. Die Prozesse können dementsprechend aufgebaut oder erweitert werden. Keine Panik also wegen des Weltraumwetters. Aber wir sollten trotzdem nicht vergessen, wie sehr es unsere Aktivitäten und die Technik, auf die wir uns täglich verlassen, beeinflussen kann. Dieser Artikel erschien zuerst auf „The Conversation“ unter CC BY-ND 4.0. Übersetzung mit freundlicher Genehmigung der Redaktion.


Image (adapted) „Comet landing / Kometenlandung“ by DLR German Aerospace Center (CC BY 2.0)


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Wie ein japanisches Startup künstliche Sternschnuppen erzeugen will

Stars are falling from the sky (adapted) (Image by Michael Pollak [CC BY 2.0] via Flickr)

Es war einmal eine japanische Astronomin, die in einer klaren Nacht im Jahr 2001 in den Sternenhimmel blickte. Gefühlt Tausende von Sternschnuppen erhellten das Dunkle um sie herum und versprühten jene Magie, aus denen Träume gemacht sind. Doch Träume sind dazu da, um Wirklichkeit zu werden, dachte sich Lena Okajima – und gründete etwa zehn Jahre später das Unternehmen Global Star ALE: Ein Startup, nach ihrer liebsten Biersorte benannt, das künstliche Sternschnuppen erzeugen möchte.

Verrückte Idee oder wahrgewordenes Märchen?

Astronomen, Physiker und Ingenieure arbeiten seitdem an dieser verrückten Idee und 2018 soll nach Angaben des Startups der weltweit erste künstliche Meteoritenschauer auf die Erde niederprasseln. Doch ist die Idee wirklich verrückt oder einfach nur ein Märchen, das für und durch Lena Okajima wahr wird? „Als jemand, der einen Doktortitel in Astronomie hat, war Okajima klar, dass es technisch möglich ist, künstliche Meteoritenschauer herzustellen. Es ging also nur darum, diese Idee, die sie schon lange im Kopf hatte, auch umzusetzen,“ sagt Unternehmenssprecherin Rie Yamamoto gegenüber den Netzpiloten. Sie glaubt fest daran, dass die Welt „außerirdische Unterhaltung“ braucht.

Angeblich haben schon viele Organisationen Interesse an der Technologie gezeigt. Auch wenn das Unternehmen verneint, dass die Technologie im Zusammenhang mit den Olympischen Spielen 2020 in Tokio entwickelt wurde, ist es dennoch denkbar, dass künstliche Sternschnuppen genau zu solchen Großereignissen eingesetzt werden könnten. Otto Normalverbraucher wird sich dagegen ein solches Schauspiel wohl erstmal nicht leisten können: Allein die Kosten, um eine Rakete mit Meteoren in den Weltall zu schießen, kostet mehrere Zehntausende Euro.

Ein Meteoritenschauer zum Selbermachen

Doch was braucht es eigentlich, um einen künstlichen Meteoritenschauer zu erzeugen? Man nehme kleinste Partikel, packe sie in einen Sternschnuppenschussgerät und setze das Ganze unter Gas-Druck, stecke dann alles in eine Rakete und schieße diese anschließend mit einer Geschwindigkeit von etwa 28.000 Kilometern pro Stunde 500 Kilometer über die Erdoberfläche. Sobald die Rakete sich dann in der voraus exakt berechneten Umlaufbahn befindet, sorgt ein vorprogrammierter Automatismus dafür, dass sich der Druck auf die Partikelkapsel löst und die Meteoriten gen Erde fallen, wobei sie völlig verbrennen. Wir sehen dann künstliche Sternschnuppen am Himmel.

Künstliche Sternschnuppen (Image by Global Star ALE)
Künstliche Sternschnuppen (Image by Global Star ALE)

Dabei werden sich diese Sternschnuppen von Global Star ALE deutlich vom natürlichen Himmelsspektakel unterscheiden. Erstens verbrennen die künstlichen Meteoriten langsamer und zweitens sind die Partikel chemisch so präpariert, dass sie nicht nur heller leuchten als natürliche Sternschnuppen, sondern sogar in verschiedenen Farben. So können die Sternschnuppen durch chemische Stoffe wie Kupfer oder Cäsium strahlend grün oder blau leuchten – und das ist dann in einem Umfang von 200 Kilometern zu sehen. Ein solcher Schauer könnte also locker von einer gesamten Großstadt wie Tokio mit 30 Millionen Einwohnern gesehen werden. Zugegeben, das klingt beeindruckender als ein popeliges Silvesterfeuerwerk.

Farben (Image by Global Star ALE)
Farben (Image by Global Star ALE)

Bei Risiken und Nebenwirkungen fragen Sie Ihren Astronomen

Global Star ALE will aber nicht nur ein bombastisches Himmelsschauspiel inszenieren, das Startup behauptet auch, dass ihre Technologie der Forschung helfen kann. So sollen die künstlichen Meteoriten beispielsweise dazu dienen, die Mechanismen der echten Himmelskörper besser zu verstehen – etwas, was aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Unsichtbarkeit im Weltall für Astronomen bisher keine leichte Aufgabe ist.

Wissenschaftler haben jedoch Zweifel an dem künstlichen Meteoriten-Experiment. Zwar glaubt keiner, dass die künstlichen Meteoriten direkten Schaden auf der Erde anrichten können, aber viele, wie etwa Moribah Jah, Direktor des Programms für Himmelskörperbeobachtung an der Universität von Arizona, befürchten, dass es durch die Global Star ALE Meteoriten zu Weltraumkollisionen kommen kann. Obwohl das Unternehmen versichert, die Umlaufbahnen anderer Weltraumobjekte durch den Space-Track-Algorithmus der NASA genau zu berechnen, sagt Jah gegenüber dem National Geographic, dass eine solche Berechnung nicht präzise genug sei: „Space Track gibt zwar Daten über die generelle Laufbahn eines Objektes an, aber nicht den präzisen Standort, was die Genauigkeit von ALE verringern könnte.“

ALE-Sprecherin Yamamoto erklärte jedoch gegenüber den Netzpiloten, dass das Unternehmen neben der Umlaufbahn-Berechnung einen zusätzlichen Sicherheitspuffer von bis zu 50 Kilometern von jedem anderen Objekt im Weltall einkalkuliert, um so jegliches Kollisionsrisiko auszuschließen: „Darüber hinaus werden wir auch die Zahl der Satelliten, die wir in den Weltraum befördern, sehr gering halten. In den ersten Jahren werden wir nicht mehr als einen oder maximal zwei Satelliten pro Jahr einsetzen.“ Star ALE versichert ebenfalls, dass sie den internationalen Weltraumregelungen folgen werden, nach denen ein Satellit nach spätestens 25 Jahren wieder zur Erde zurück geholt wird, um so nicht selbst zu einem gefährlichen Flugobjekt zu werden.

Umlaufbahn Satelliten (Image by Global Star ALE)
Umlaufbahn Satelliten (Image by Global Star ALE)

Dennoch ist nicht auszuschließen, dass mit steigender Nachfrage (und sinkendem Preis), die Zahl dieser Satelliten stetig wächst und somit nicht nur das Kollisionsrisiko steigt, sondern ebenfalls zusätzlicher Weltraummüll entsteht. „Wir Menschen sind schon sehr gut darin, die Erde zu verschmutzen. Ich glaube nicht, dass wir jetzt noch anfangen müssen, den Weltraum zuzumüllen,“ sagt Guido Thimm, Astronom und wissenschaftlicher Geschäftsführer des Zentrums für Astronomie der Universität Heidelberg, im Netzpiloten-Gespräch. Er hat darüber hinaus auch Bedenken zum Verbrennungsprozess. Star ALE möchte zwar nicht verraten, aus welchen Materialien die künstlichen Meteoriten hergestellt sind, doch Thimm befürchtet, dass durch die Verbrennung der Partikel mit den farbgebenden Chemikalien gefährliche Rückstände in die Erdatmosphäre gelangen könnten. Er ist daher der Meinung, dass die Menschheit auch sehr gut ohne künstliche Sternschnuppen zurechtkommen kann: „Wenn ich Sternschnuppen sehen will, schnappe ich mir einfach eine Decke, gehe nachts zu einem dunklen Ort und beobachte von dort zig Sternschnuppen – und das ganz umsonst.“


Image (adapted) „Stars are falling from the sky“ by Michael Pollak (CC BY 2.0)


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