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Verglühende Satelliten und Raketen: Wie viel Raumfahrt verträgt die Atmosphäre?

Tausende Satelliten kreisen im Erdorbit. Die meisten davon werden später einmal in der Atmosphäre verglühen – und Stoffe hinterlassen, die dort nicht hingehören. Forschende versuchen zu verstehen, ob uns das Sorgen bereiten sollte.
Eine nächtliche Landschaft mit einem klaren Sternenhimmel. Ein heller Lichtstreifen zieht sich horizontal über den Himmel, vermutlich ein Meteor oder ein Satellit. Unten sind Lichter einer Stadt oder Siedlung zu sehen, die die dunkle Landschaft erhellen. Der Himmel ist mit zahlreichen Sternen übersät.
Die Falcon-9-Oberstufe tritt am 19. Februar 2025 in die Atmosphäre ein. Über Berlin ist der Raketenkörper bereits in mehrere Teile zerbrochen.

Das Ostseestädtchen Kühlungsborn liegt einen halben Kontinent von der Küste Westirlands entfernt. Doch als Gerd Baumgarten am 20. Februar 2025 die Messungen der letzten Stunden sah, ahnte er eine Verbindung: In den Daten fand sich ein Ereignis wieder, das sich vor 20 Stunden hoch über dem Ozean vor der irischen Küste abgespielt hatte. Es waren nur einzelne Photonen, doch sie deuteten auf einen gewaltigen Feuerball in 1600 Kilometern Entfernung hin.

Baumgarten leitet am Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik, kurz IAP, die Abteilung für Optische Sondierungen und Höhenforschungsraketen. Am Morgen desselben Tages saß er am Computer und hörte im Radio von einer Leuchterscheinung über Deutschland. »Ich schaute sofort, ob unsere Kameras das gesehen haben.« Das hatten sie. Laut Weltraumlagezentrum handelte es sich um den Teil einer Rakete, die nach erfüllter Mission in die Atmosphäre gestürzt und dort verglüht ist. Die Überreste sollten im Pazifik landen. »Aber beim Blick auf das Bild sah ich sofort: Das Teil schafft es nicht in den Pazifik.« Am Institut stieg die Spannung. »Das hat uns an dem Tag alle super motiviert!«

Zwischen 3:44 und 3:52 Uhr stürzte am 19. Februar 100 Kilometer vor der westirischen Küste die Oberstufe einer Falcon-9-Rakete unkontrolliert aus dem Weltraum in die Atmosphäre. Die Rakete, mit der SpaceX zuvor 22 Satelliten für sein Starlink-Netzwerk ins All gebracht hatte, verwandelte sich in einen weithin sichtbaren Feuerball. Auf ihrem Weg über Irland, England, die Niederlande und schließlich auch Berlin zerbrach sie, löste sich in immer kleinere Teile auf, schmolz und verdampfte. Übrig blieben am Ende Carbonfasertanks, von denen einer neben einer Fabrik nahe der polnischen Stadt Posen einschlug. Doch damit war der Rest der Rakete nicht verschwunden. Er findet sich in der Atmosphäre wieder, unter anderem in Form von gasförmigen Aluminiumoxiden oder kleinen Partikeln aus Kupfer oder Titan.

Gruß aus dem Orbit |

In der Nähe des polnischen Poznan wurde der Tank einer Falcon-9-Raketenstufe aufgefunden, die am 19. Februar 2025 wieder in die Atmosphäre eingetreten ist.

Etwa ein Jahr vor dem Absturz packte Baumgartens Kollege Michael Gerding ein Gerät aus, mit dem er schon für seine Doktorarbeit vor 30 Jahren die Atmosphäre vermessen hatte. »Das Lidar war immer noch da, es funktionierte, und es eignet sich wunderbar, um mal schnell was Neues zu messen.« Das Lidargerät steht auf einem einfachen Labortisch. In der Nacht öffnet sich die Decke darüber, und es sendet über Laserstrahlen Lichtteilchen in den Nachthimmel. Die wenigen Photonen, die durch winzige Atome und Moleküle zig Kilometer über der Erde gestreut werden und den Weg in Richtung von Gerdings Institut zurückfinden, werden dort von Teleskopen eingefangen und von extrem empfindlichen Detektoren gezählt.

Der menschliche Eingriff in die Mesosphäre

Ursprünglich war der Atmosphärenphysiker mit dieser Metallresonanzmessung Meteoriden und kosmischem Staub auf der Spur. Meteoriden sind kleine Objekte in Umlaufbahnen um die Sonne. Der Unterschied zu den fast namensgleichen Meteoriten: Letztere sind die übrig gebliebenen Bruchstücke, die manchmal auf der Erde auftreffen, nachdem ein Meteorid in die Atmosphäre eingetreten ist. Beim Ritt hindurch verdampft das meiste Material. Dabei hinterlässt es in 80 bis 100 Kilometern Höhe Calciumionen oder Spuren von Eisen, Natrium oder Kalium. »Diese Messungen waren oft ein Randthema bei uns«, sagt Gerding. Nicht um den Nachweis der Metalle sei es gegangen, sondern darum, dass man darüber gut andere Dinge ableiten kann, beispielsweise die Temperatur in den oberen Atmosphärenschichten.

Lidarsystem |

Über den roten Laser weisen die Forschenden Lithium in der Atmosphäre nach, über den orangenen Natrium, das vor allem durch natürliche Meteore eingebracht wird. Ein weiterer Laser lässt sich im UV-Bereich flexibel zwischen 300 und 400 Nanometern einstellen, um so auch andere Metalle aus Weltraummüll wie Kupfer oder Titan zu detektieren.

Doch das änderte sich 2023, als der Atmosphärenchemiker John Plane von der University of Leeds zu Besuch in Kühlungsborn war. Er hielt einen Vortrag darüber, wie sich verdampfender Raumfahrtschrott auf die Mesosphäre auswirkt. »Das hat uns wie der Blitz getroffen«, erinnert sich Baumgarten. Als Mesosphäre bezeichnet man den frostigen Teil der Atmosphäre in 50 und 80 Kilometern Höhe. Meteoride, die in Richtung Erde fliegen, verwandeln sich dort in Sternschnuppen. Die Mesosphäre und die darüberliegende untere Thermosphäre, die den allmählichen Übergang zum Weltraum markiert, sind das Hauptforschungsgebiet der Kühlungsborner Forscher. Unter der Mesosphäre finden sich die Stratosphäre mitsamt der Ozonschicht und die Troposphäre, in der wir leben und in der sich der Großteil des Wettergeschehens abspielt.

Atmosphärenschichten |

In der Mesosphäre verwandeln sich Meteoride, die in Richtung Erde fliegen, in Sternschnuppen. Doch auch abstürzende Raketen und Satelliten verglühen hier. Die darüberliegende Thermosphäre markiert den allmählichen Übergang zum Weltraum. Die Ozonschicht findet sich unter der Mesosphäre, in der Troposphäre spielt sich der Großteil des Wettergeschehens ab.

Stürzt ein menschengemachtes Objekt aus dem Orbit in Richtung Erde, bremst die Atmosphäre es in 100 Kilometern Höhe ab, wodurch es sich erhitzt. Je nach Eintrittswinkel und Geschwindigkeit zerplatzt es etwa 75 bis 80 Kilometer über dem Boden. Die dann noch immer recht großen Einzelteile fangen an zu schmelzen und zu verdampfen. Von der Erde aus lassen sich dabei Schweife aus leuchtendem Staub und Gas beobachten, die aus verschiedenen Aluminiumoxiden und weiteren Metallen wie Eisen, Kupfer, Lithium oder seltenen Erden bestehen. Nichts davon gehört natürlicherweise und in größeren Mengen in die Mesosphäre. Nur die gröberen Teile verdampfen nicht vollständig und fallen wie Kerzenwachs ins Meer. Drallräder oder rundliche Tanks aus Titan oder mit Carbonfasern landen auch gern einmal vollständig auf der Erde.

Einzelne Atome in 90 Kilometern Höhe nachweisen

»Innerhalb weniger Monate haben wir das Lidar dann so umgebaut, dass wir damit Lithium nachweisen konnten, denn das ist halbwegs leicht zu messen«, sagt Gerding. Das Metall steckt beispielsweise in der Aluminiumlegierung, aus der Raketenoberstufen gefertigt werden, und in Lithium-Ionen-Batterien. Vor allem aber eignet sich Lithium besonders gut, um verglühten Raumfahrtschrott in der Atmosphäre nachzuweisen, denn in Meteoriden kommt das Metall so gut wie gar nicht vor. Man schätzt, dass täglich etwa 80 Gramm Lithium auf natürliche Weise aus dem Weltraum in die Atmosphäre gelangen. In der Aluminiumhülle einer Falcon-9-Oberstufe stecken allein 30 Kilogramm von dem Material. Zudem verdampft Lithium sehr schnell, sobald die Aluminiumlegierung bei 660 Grad schmilzt.

Laser strahlen in den Nachthimmel |

Die Forschenden schicken aberwitzig viele Photonen hoch, doch nur einzelne werden in Richtung des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik zurückgestreut. Die drei grünen Laser in diesem Bild messen Wind und Temperaturen in Stratosphäre und Mesosphäre.

Um dem Metall auf die Spur zu kommen, richteten die Forschenden die Laserstrahlen des provisorisch zusammengebauten Lidargeräts, wann immer es ging, in den Nachthimmel. Die erste Messung datiert vom August 2024. Dabei setzen sie auf einen Farbstofflaser, der über die Wahl des Fluoreszenzfarbstoffs genau auf eine definierte Wellenlänge eingestellt werden kann. Im Fall der anzuregenden Lithiumatome liegt die Resonanzwellenlänge bei rund 671 Nanometern. Nach vier bis fünf Stunden im Betrieb ist der Farbstoff aufgebraucht, und die Messung für eine Nacht endet.

»Lidarmessungen von Lithium haben ein relativ schlechtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis«, sagt Gerding, »weil es einfach extrem wenig Lithium in der oberen Atmosphäre gibt.« Die Forschenden schicken mit ihrem Laser aberwitzig viele Photonen hoch, zurück kommen aber nur einzelne. »Der Computer an den Detektoren schreibt die Uhrzeit von jedem einzelnen Photon auf, das aus der mittleren Atmosphäre zurückgestreut wird.« Was des Nachts tatsächlich gemessen wurde, zeigt sich immer erst in der Datenanalyse am Folgetag. »Wir müssen die Messdaten von einer Stunde aufintegrieren, um die ein, zwei oder drei Lithiumatome pro Kubikzentimeter in 90 Kilometern Höhe überhaupt nachweisen zu können.«

Ursprünglich hatten die Forschenden vor, vielleicht zwei oder drei Jahre lang den natürlichen Eintrag von Lithium in die Atmosphäre zu messen. Sie spekulierten darauf, dass der Lithiumanteil in der Mesosphäre allmählich steigt und dass sie darüber allmählich so etwas wie das Weltraumzeitalter der Atmosphärenschicht nachweisen können. Doch dann ging alles deutlich schneller als geplant. Am 20. Februar war die Lithiumkonzentration plötzlich um den Faktor zehn höher als normal, und zwar exakt auf einer Höhe zwischen 94,5 und 96,8 Kilometern. »Wir haben gesehen, dass das Lithium dort wie bescheuert ansteigt«, sagt Baumgarten. Konnte das mit der vor Kurzem abgestürzten Falcon 9 zusammenhängen?

Lithiumdichte |

Kurz nach Mitternacht war am 20. Februar 2025 plötzlich zehnmal so viel Lithium in der Mesosphäre wie normal, und zwar exakt auf einer Höhe zwischen 94,5 und 96,8 Kilometern. Die Farbskala zeigt die Lithiumkonzentration in Atomen pro Kubikzentimeter.

Der zeitliche Zusammenhang war da, aber der Rest wollte nicht so recht zusammenpassen. Die Bahn des stürzenden Trümmerhaufens zog von den Britischen Inseln kommend über Ostfriesland und weiter über Berlin – also ein ganzes Stück südlich von Kühlungsborn nahe Rostock, wo der Lidar steht. Der Wind blies zum Zeitpunkt der Messung aus Richtung Norden. Wo also kamen die Luftmassen her, die das Lithium über das Ostseestädtchen trugen?

Spurensuche mit Wettermodell

»Nur die Lithiummessung reichte uns nicht«, erzählt Baumgarten, »wir brauchten ein Wettermodell, mit dem wir gucken können, wo das Zeug herkommt.« Die Forschenden griffen auf lokale Messungen der Luftzirkulation in der Mesosphäre zurück, die parallel per Radar erfasst wurden. Diese verknüpften sie mit einem Modell, das die globale Dynamik in der Mesosphäre und der unteren Thermosphäre abbildet. Entwickelt wurde dieses UA-ICON-Modell vom Max-Planck-Institut für Meteorologie und dem Deutschen Wetterdienst. Die Kühlungsborner Forschenden rechneten Tausende von möglichen Trajektorien für die Luftmassen nach, die sie zum Zeitpunkt der Messung über ihrem Institut vermaßen – und sie landeten dabei immer wieder in der gleichen Ursprungsregion: vor der Küste Westirlands.

Eine Beispieltrajektorie zeigt ausgehend von Kühlungsborn, wie die Luftmassen von Norden heranzogen und dabei etwas an Höhe verloren. Zuvor bewegten sie sich über das nördliche Dänemark und Südnorwegen; von Schottland führt der Weg zurück in Richtung Süden nach Wales und dann geradeaus nach Westen bis zum Ursprungsort vor der irischen Küste: 52,5 Grad Nord, 12,38 Grad West, 100,2 Kilometer über dem Atlantik. Genau dort, wo die 4,7 Millimeter dicke Hülle der Raketenoberstufe 20 Stunden zuvor ihren Weg durch die Atmosphäre nahm, während sie anfing zu schmelzen und zu verdampfen. Es ist das erste Mal, dass die Verschmutzung der oberen Atmosphäre auf den Wiedereintritt eines Raumfahrzeugs zurückgeführt werden konnte.

Trajektorie |

Der blau dargestellte Bereich zeigt die Endpunkte zahlreicher simulierter Flugbahnen. Er markiert den wahrscheinlichsten Ursprungsort der Lithiumwolke. Eine plausible Trajektorie, dargestellt in farbigen Kreisen, begann am 20. Februar 2025 um 00:21 Uhr über dem IAP in einer Höhe von 97,1 Kilometern über Kühlungsborn an der Ostsee und endete zum Zeitpunkt des Wiedereintritts der Falcon 9 um 03:42 Uhr am 19. Februar westlich von Irland in einer Höhe von 100,2 Kilometern. Die schwarze Kurve zeigt die Flugbahn der wiedereingetretenen Falcon-9-Rakete zum Vergleich.

Was dann folgte, war die Ruhe vor dem Sturm. »Im März habe ich die Ergebnisse erstmals vor Wissenschaftskollegen vorgestellt«, erinnert sich Baumgarten. Im Sommer reichten die Forscher das zugehörige Paper dann bei »Nature« ein. Doch das Fachmagazin zögerte. Was würde SpaceX zu den neuen Erkenntnissen sagen? Auf die Bitte um Stellungnahme antwortete das Unternehmen nicht. Das Paper lag bei »Nature« in der Rechtsabteilung. Und dann, im Dezember, kam das finale »Go«. »Die haben gesagt: Hey, wir haben Bock, daraus eine Story zu machen. Wir veröffentlichen das, ungefähr ein Jahr nachdem das Event passiert ist«, sagt Baumgarten. Das war im Februar 2026. Anschließend blieb am IAP kein Stein mehr auf dem anderen. Das Institut versank in Presseanfragen aus aller Welt, das Paper wurde innerhalb kürzester Zeit 25 000-mal heruntergeladen. »Für unsere Verhältnisse ist das durch die Decke gegangen.«

Kein Vergleich zu kosmischem Staub

Auch Manuel Metz würdigt die Arbeit. Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt ist er zuständig für Raumfahrtmanagement und den Umgang mit Weltraummüll – auch jenem, der wieder in die Atmosphäre eintritt. »Die Messungen des IAP sind ein sehr wichtiger Schritt in der Erforschung dieser Effekte.« Bisher wurde kaum erfasst, welche Rückstände Raumfahrttechnik in der Atmosphäre hinterlässt, und wenn, dann nicht örtlich und zeitlich aufgelöst. Beispielsweise hat die NASA mit einem Höhenforschungsflugzeug 2023 in 19 Kilometern Höhe Aluminiumpartikel nachweisen können und sie auf wiedereintretende Weltraumobjekte zurückgeführt, die aus großer Höhe über den Polregionen in die Stratosphäre abgesunken waren. »Mit den Verfahren des IAP ist es nun möglich, Messungen von Rückständen direkt in der Mesosphäre durchzuführen, also dort, wo die Satelliten sich zerlegen.«

»Eine Tonne Verschmutzung in 75 Kilometern Höhe ist so schlimm wie Hunderttausend Tonnen Verschmutzung am Boden«Gerd Baumgarten, Atmosphärenphysiker

Die sehr flachen Starlink-Satelliten, die nun zu Tausenden ins All geschickt werden, bestehen aus einer Grundplatte, Batterien, kleinen Triebwerken, einer Lasereinheit zur Kommunikation und Sensoren. Sie wiegen zwischen 305 und 960 Kilogramm, und sie sind so konstruiert, dass sie nach Ende ihrer Betriebszeit von typischerweise fünf Jahren in die Atmosphäre stürzen und dort vollständig verglühen. Seitens Weltraumexperten ist das ein vorbildliches Vorgehen. So verbleiben die ausgedienten Satelliten immerhin nicht im ohnehin schon überfüllten Orbit, und sie fallen auf der Erde auch niemandem durchs Dach oder auf den Kopf. Doch in der Mesosphäre hinterlassen sie Atome und Aerosole, und dabei gilt: je höher, desto ungünstiger. Denn die Mesosphäre hat im Gegensatz zu den darunterliegenden Atmosphärenschichten – Stratosphäre und Troposphäre – keinen Mechanismus zur Selbstreinigung. Was dort oben verdampft, kann über Jahrzehnte verweilen. »Eine Tonne Verschmutzung in 75 Kilometern Höhe ist so schlimm wie Hunderttausend Tonnen Verschmutzung am Boden«, sagt Baumgarten.

Wiedereintritt im Labor |

Der Plasmastrahl färbt sich rund um den Aluminiumbalken blaugrün. Ein Hinweis auf Aluminiumoxide, wie sie auch beim Verdampfen von Raketenstufen entstehen.

Die Raumfahrt ist allerdings nicht die einzige Quelle für Verunreinigung in der extrem dünnen Luft in bis zu 100 Kilometern Höhe. Täglich dringt dort kosmischer Staub ein. Pro Jahr summiert sich das auf etwa 12 000 Tonnen an Material aus dem All, das sich beispielsweise aus Natrium, Magnesium oder Eisen zusammensetzt. Dagegen nimmt sich die Masse, die dort durch zerfallende Satelliten und Raketenstufen eingebracht wird, heute noch klein aus. Nicht einmal drei Prozent des in die obere Atmosphäre eingebrachten Materials sind menschengemacht. Das Problem ist aber nicht die reine Masse, sondern die Art der Stoffe. Mit den Satelliten und Raketenstufen kommen Aluminiumlegierungen, Kupfer, Kunststoffverbindungen, seltene Erden und etliche weitere Metalle in die Atmosphäre, die in Materie kosmischen Ursprungs, wenn überhaupt, nur in Spuren vorkommen.

Heute beobachtet die Europäische Weltraumorganisation ESA 22 500 Satelliten, die um die Erde kreisen. Fast die Hälfte davon gehört zur Starlink-Konstellation von SpaceX. Innerhalb der nächsten zehn Jahre sollen 65 000 weitere Satelliten in den erdnahen Orbit geschossen werden, zum Teil von neuen Akteuren wie dem chinesischen GuoWang oder Amazon. Allein die 40 000 Satelliten der geplanten Starlink-Konstellation brächten zusammen 10 000 Tonnen auf die Waage – Material, das irgendwann wieder zurückkehrt zur Erde, um Platz im Orbit zu schaffen. Und damit es auf der Erde keinen Schaden anrichtet, wird die Technik so konstruiert, dass sie sich auf dem Weg durch die Atmosphäre möglichst vollständig in kleinste Teilchen und Dampf zersetzt. Schätzungen zufolge dürfte schon mit den heute geplanten Satellitenkonstellationen der menschengemachte Anteil an Stoffen, die von außen in die Atmosphäre eindringen, von aktuell 3 auf 13 bis 40 Prozent ansteigen.

Eine Studie des University College London aus dem Mai 2026 kommt zu dem Schluss, dass abstürzende Satelliten aus Megakonstellationen sich nur vergleichsweise wenig auf die Ozonschicht auswirken, die in der Stratosphäre liegt. Immerhin. Der Grund dafür ist, dass das verwendete Kerosin für den Start dieser Raketen kein ozonzersetzendes Chlor freisetzt. Dafür hinterlässt es aber Rußpartikel, die Sonnenlicht absorbieren, so die obere Atmosphäre aufheizen und weniger Sonnenlicht zur Erde passieren lassen. Sie kühlen die Erde also ab. Dazu kommen wiederum die Metalloxide, vor allem Aluminiumoxide wie Al2O3, die beim Wiedereintritt fast aller Raumfahrzeuge freigesetzt werden. Was das alles für den Strahlungshaushalt der Erde bedeutet, vermag heute niemand zu sagen. Es ist ein Experiment mit offenem Ausgang.

Vom Bauteil zum Atom in wenigen Sekunden

Was genau beim Wiedereintritt von Raumfahrttechnik in die Atmosphäre passiert, untersucht Stefan Löhle vom Institut für Raumfahrtsysteme an der Universität Stuttgart. Dabei ging es ihm ursprünglich gar nicht um Technik, die sich auflöst. Stattdessen erforschte er beispielsweise die Hochtemperaturchemie von Hitzeschilden, mit denen Raumfahrtkapseln möglichst heil wieder zur Erde zurückkehren – nachdem sie zuvor Temperaturen von bis zu 3000 Grad ausgesetzt waren. Doch mit dem Aufstieg der kommerziellen Raumfahrt und den Unmengen an Material, die damit in den Orbit befördert werden, verschiebt sich nun auch sein Arbeitsschwerpunkt. »Mich interessiert, was zwischen dem Wiedereintritt und dem Zerfall in einzelne Partikel passiert.«

Auf mehreren Missionen hat er bereits vom Flugzeug aus verfolgt, wie Weltraumschrott durch die Atmosphäre stürzt. Im Gepäck hatte er dabei ein Spektrometer, mit dem er versucht, die ISS-Transporter oder sonstige Raumfahrzeuge zu erfassen, die mit sieben Kilometern pro Sekunde der Erde entgegenrasen. Zuletzt war das im Sommer 2024 der Fall, als ein Satellit der Cluster-Mission gezielt zum Absturz gebracht wurde. »Die ESA wollte wissen, wie die verglühen.« Sein eigentlicher Arbeitsplatz ist aber das Labor. Als im März 2024 ein automobilgroßes und 2,6 Tonnen schweres Paket von ausgedienten Batterien in die Atmosphäre eintreten sollte, hat sich Löhle die Materialien der Batterie genauer angeschaut. »In unserem Versuch konnten wir zeigen: Dieser Batterieblock wird nie verglühen. Der fällt tatsächlich irgendwo auf die Erde« – so wie es dann auch geschehen ist. Unter anderem krachte ein 700 Gramm schweres Teil durch ein Hausdach in Florida.

Löhle und sein Team arbeiten dabei mit einem besonderen Windkanal, mit dem sie die extrem hohen Temperaturen und die aerodynamischen Bedingungen beim Wiedereintritt realitätsnah nachstellen. »Wenn ein Objekt in die Atmosphäre eintritt, verdichtet sich die Luft davor extrem«, sagt Löhle. Dabei entsteht ein Plasmazustand, weil die Luft sich enorm aufheizt und zerfällt. »Diese extrem heiße Luft, die nach dem Verdichtungsstoß entsteht, generieren wir künstlich über einen Schweißbogen.«

Löhle zeigt die Aufnahme eines Plasmastrahls, der auf einen kunststoffumhüllten Aluminiumbalken trifft. Noch bevor dieser schmilzt und herunterfällt, sieht man, wie sich das um den Balken herumströmende Plasma blaugrün färbt. »Das sind Aluminiumoxide, wie sie auch beim Verdampfen von Raketenstufen entstehen.« In einem erweiterten Versuch blasen die Forschenden Aluminiumpulver direkt in die heiße Strömung. Mithilfe der optischen Emissionsspektroskopie charakterisieren sie die entstehenden Gase und gewinnen so wichtige Erkenntnisse, auf denen die Arbeit von Atmosphärenphysikern wie Gerd Baumgarten oder Michael Gerding aufbaut.

»Mit den Satellitenkonstellationen bringt man wahnsinnig viel Aluminium in die Atmosphäre, und die Frage ist, wie es dann weitergeht«Stefan Löhle, Experte für hochenergetische Strömungen

Aluminiumoxide machen den Großteil dessen aus, was die Raumfahrttechnik in der Mesosphäre hinterlässt. Lithium lässt sich hingegen vergleichsweise einfach von der Erde aus erfassen, macht jedoch nicht einmal zwei Prozent der verwendeten Aluminiumlegierungen aus. »Mit den Satellitenkonstellationen bringt man wahnsinnig viel Aluminium in die Atmosphäre, und die Frage ist, wie es dann weitergeht«, sagt Löhle. Ob nun aber genau das Aluminium oder ein anderes Metall schädlicher für die Atmosphäre ist, lässt sich schwer sagen. Genauso gut könnte man außer Aluminium und Lithium auch Kupfer, Titan oder Silber messen, die ebenfalls erst durch die Raumfahrt in unnatürlichen Mengen in die Atmosphäre gelangen. Von einer Gefahr, die sich damit hoch über unseren Köpfen zusammenbraut, möchte Löhle allerdings noch nicht sprechen. »Wir sollten wissenschaftlich richtig vorgehen und sagen: Wir wissen es nicht.«

Das Nichtwissen ist die Gefahr

In eine ähnliche Kerbe schlägt Baumgarten: »Dass wir nicht wissen, was passiert – das ist das eigentlich Gefährliche.« Die sehr dünne Luft in der Mesosphäre schützt uns vor der harten, energiereichen UV-Strahlung der Sonne. Die Mesosphäre ist die mittlere der fünf Atmosphärenschichten und liegt in etwa 50 bis 80 Kilometern Höhe. Darüber folgen die untere und die obere Thermosphäre, der Übergang zum Weltraum. Im Gegensatz zur darunterliegenden Stratosphäre mit ihrer Ozonschicht ist die Mesosphäre vielen Menschen allerdings kaum ein Begriff. Erst seit wenigen Jahren versuchen Forschende verstärkt, die Wissenslücken zu füllen. Mit Simulationen, am Boden stehenden Messgeräten oder speziellen Satelliten erforschen sie das sensible Zusammenspiel von Winden, Temperatur, Chemie und äußeren Einflüssen in der Mesosphäre. »Ich nenne sie gern die Ignorosphäre. Wir ignorieren die Mesosphäre, weil wir sie nicht nutzen«, sagt Baumgarten. »Aber wir sollten uns um sie kümmern, weil sie uns vor der harten Sonnenstrahlung schützt.«

Sein »Lieblingsszenario« ist, dass Raketen dort nicht mehr durchfliegen können oder dass die Radiokommunikation nicht mehr normal funktioniert, denn auch die Ausbreitung von Funkwellen hängt mit der Zusammensetzung der Atmosphärenschicht zusammen. »Das würde die Industrie selbst motivieren, dagegen vorzugehen, anstatt sich von Politik und Bürgern erst dazu drängen zu lassen.«

Doch welches Szenario überhaupt realistisch ist, kann Baumgarten nicht sagen. Es könnte ebenso sein, dass wir damit den Klimawandel kompensieren. »Das wäre der absolute Glücksfall – auch wenn ich es blöd fände, wenn wir später SpaceX dafür bezahlen müssten, dass sie das für uns erledigt haben.« Es könnte aber ebenfalls sein, dass wir die Ozonschicht zerstören. Oder wir liefern Kondensationskeime für Wolken und ändern den Wasserzyklus. »Das ist alles möglich, nichts davon können wir momentan ausschließen. Und das ist aus meiner Sicht das Risiko.«

Vielleicht passiert einfach gar nichts. »Allerdings kippte man auch früher gern mal eine Tonne Öl in einen Fluss, im Vertrauen darauf, dass die im Vergleich viel größeren Regenmengen das schon kompensieren. Das ist ein ganz normaler menschlicher Vorgang.« Nun müsse man aber ein Verständnis dafür schaffen, ob wir in der dünnen Luft der Mesosphäre ein Problem heraufbeschwören und, falls ja, wie groß es ist.

Auf Konfrontation zur Raumfahrt geht er jedoch nicht. Im Gegenteil, er will Lösungen liefern. Er berichtet, in Gesprächsrunden oft der einzige Atmosphärenphysiker unter zahlreichen Raumfahrttechnikern zu sein und dort mit seinen Forschungen auf großes Interesse zu stoßen. »Keiner von denen hat Bock darauf, die Atmosphäre kaputt zu machen.«

Und Baumgarten bleibt optimistisch. Wenn in der Mesosphäre wirklich ein Problem entsteht, sei es möglicherweise einfach zu lösen. »Vielleicht muss man die Raumfahrzeuge ja nur in einer anderen Höhe verdampfen. Oder man muss die Dinger so bauen, dass sie eben vollständig in Millimeterpartikel zerfallen, die nicht verdampfen – und schon ist das Problem weg.«

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  • Quellen

Barker, C. et al., Earth’s Future 10.1029/2025EF007229, 2026

Wing, R. et al., Communications Earth & Environment 10.1038/s43247–025–03 154–8, 2025

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