Künstliche Lichtverschmutzung: »Die Grenze ist überschritten«
Im Jahr 2019 startete das private Weltraumunternehmen SpaceX sein Satellitennetzwerk Starlink. Zu dessen Kerngeschäft gehört die Bereitstellung von Internetzugängen nicht nur in abgelegenen Gebieten, sondern auch mit einer für Satelliten besonders schnellen Datenverarbeitung. In der Folge stieg die Anzahl der künstlichen Satelliten um die Erde rasant an, auf mittlerweile mehr als 14 000 – die inaktiven Satelliten und den Weltraumschrott nicht eingerechnet. Mit diesen würde sich die Zahl auf 32 000 erhöhen. Mehr als 10 000 entfallen bereits auf das Starlink-System, und es sollen noch eine Million weitere hinzukommen – unter anderem für weltraumbasierte Rechenzentren. SpaceX ist nicht allein: Unternehmen wie E-Space und Reflect Orbital sowie chinesische Satellitennetzwerke planen Tausende weiterer künstlicher Trabanten. Insgesamt könnte die Zahl so auf mehr als 1,7 Millionen anwachsen. Zu bestimmten Zeiten wären dann sogar mehrere Tausend Satelliten gleichzeitig sichtbar – so viele, wie unter guten Bedingungen Sterne mit bloßem Auge zu erkennen sind. Der Nachthimmel wird sich dadurch grundlegend verändern, warnt der Astronom Olivier Hainaut von der Europäischen Südsternwarte ESO in der Fachzeitschrift »Astronomy & Astrophysics«.
»Wenn ein Satellit unser Beobachtungsfeld kreuzt, überdeckt er alles, was sich dahinter befindet«Oliver Hainhaut, Astronom
Die Zeit, in der ein Satellit am dunklen Nachthimmel noch für Erstaunen sorgte, ist längst vorbei. Die sich auffallend schnell über das Firmament bewegenden Lichtpunkte gehören inzwischen vielerorts zum nächtlichen »Alltag«. Was für Amateurastronomen zuweilen lästig erscheint, kann für die wissenschaftliche Forschung jedoch einen erheblichen Rückschlag bedeuten. »Von der Sonne beleuchtete Satelliten sind um ein Vielfaches heller als ferne Galaxien. Wenn ein Satellit unser Beobachtungsfeld kreuzt, hinterlässt er einen hellen Streifen auf der Aufnahme und überdeckt alles, was sich dahinter befindet«, erklärt Hainaut (siehe »Hinter Gittern«). Das Problem beschränkt sich dabei nicht nur auf erdgebundene Observatorien: Auch das Hubble-Weltraumteleskop (HST) befindet sich in einer niedrigen Erdumlaufbahn und ist von der wachsenden Zahl künstlicher Himmelskörper betroffen.
Mehr als 25 kurz zuvor gestartete Starlink-Satelliten hinterließen auf dieser am Lowell Observatory in den USA entstandenen Aufnahme vom 25. Mai 2019 der Galaxiengruppe NGC 5353/4 zahlreiche helle Spuren. Solche Häufungen treten vor allem in den Tagen nach dem Start auf, bevor die Satelliten ihre endgültige Umlaufbahn und Höhe erreichen und lichtschwächer werden.
Besonders die spiegelartigen Satelliten des US-amerikanischen Startups Reflect Orbital würden das Erscheinungsbild des Himmels maßgeblich verändern. Diese sollen nachts gezielt Sonnenlicht auf die Erde reflektieren, um dort Lichtkegel zu erzeugen, die auf der Erdoberfläche einen Durchmesser von mindestens fünf Kilometern aufweisen. Im Zentrum seines Strahls könnte ein Satellit viermal so hell wie der Vollmond erscheinen. Selbst außerhalb des direkten Lichtkegels wären diese Objekte noch so hell wie die Venus. In helleren Regionen wie Großstädten könnten sie damit sogar zu den einzigen noch sichtbaren »Sternen« am Himmel werden.
Auswirkungen auf die Forschung
Mit Simulationen von Positionen, Bewegungen und Helligkeiten aller gegenwärtigen und geplanten Satellitenkonstellationen berechnete Hainhaut, wie stark astronomische Beobachtungen dadurch beeinträchtigt werden. Für das Very Large Telescope (VLT) in Chile ergibt sich allein durch das geplante Netzwerk von SpaceX bereits zwei Stunden nach Einbruch der Nacht ein Verlust von bis zu 28 Prozent des nutzbaren Sichtfelds durch Satellitenspuren. Während sich beim HST noch einzelne Spuren herausrechnen lassen – wie in der Aufnahme des Galaxienpaars NGC 4676 (siehe »Unerwünschter Besucher«) –, führen extrem helle Satelliten an hochempfindlichen Kameras wie der des Vera C. Rubin Observatory zur Sättigung der Detektoren und zur Entstehung von »Geisterspuren« (englisch: ghost trails). Diese können ganze Bilder unbrauchbar machen. Zudem erzeugen selbst für das bloße Auge unsichtbare Satelliten einen Schleier aus diffusem Licht, der die allgemeine Hintergrundhelligkeit des Himmels erhöht (siehe »Künstliche Dämmerung«).
Eine Satellitenspur durchquert diese Hubble-Aufnahme aus dem Jahr 2023 des wechselwirkenden Galaxienpaars NGC 4676. Da astronomische Aufnahmen meist aus mehreren Einzelbelichtungen bestehen, lassen sich solche Störungen bis zu einem gewissen Grad erkennen und herausrechnen. Die Bildqualität bleibt dadurch weitgehend erhalten.
Eine simulierte Aufnahme (rechts) zeigt, wie die geplanten Weltraumspiegel von Reflect Orbital den Himmel in einer mondlosen Nacht (links) über dem Very Large Telescope (VLT) aufhellen würden. Selbst ohne direkte Ausrichtung auf das Observatorium würde gestreutes Sonnenlicht den Nachthimmel um das Drei- bis Vierfache heller erscheinen lassen. Die vier Kuppeln des VLT sind oben rechts zu erkennen.
Die Konsequenzen sind für Hainaut klar: Die Grenze des Verträglichen sei bereits überschritten. Er fordert eine Begrenzung auf maximal 100 000 Satelliten, die zudem eine scheinbare Helligkeit von weniger als 7 mag aufweisen müssen. Damit blieben sie für das bloße Auge unsichtbar, dessen Wahrnehmungsgrenze für Sterne etwa bei 6 mag liegt. Über die Astronomie hinaus warnt die ESO auch vor weitreichenden ökologischen Folgen. Die Lichtverschmutzung stört biologische Rhythmen und Ökosysteme weltweit. Zudem belasten die Raketenstarts die Luftqualität, und das Verglühen Tausender Satelliten beim Wiedereintritt setzt Chemikalien in der Atmosphäre frei.
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