In einer Folge von Star Trek: Die nächste Era, enthüllen zwei ausgesprochene Wissenschaftler, wie Warpantriebe – das allgegenwärtige Antriebssystem der Present, mit dem Reisende durch den Weltraum befördert werden – unglaublich umweltschädlich sein können. Von da an achten die Charaktere darauf, den Schaden ihrer Raumflüge zu begrenzen.

Könnte sich jetzt ein ähnliches Szenario im realen Universum abspielen, ohne die überlichtschnellen Motoren? Der Atmosphärenforscher Christopher Maloney glaubt das. In einer neuen Studie modellierten er und seine Kollegen, wie schwarzer Kohlenstoff, der von Raketenstarts auf der ganzen Welt ausgestoßen wird, wahrscheinlich Teile der mittleren Atmosphäre allmählich erwärmen und die Ozonschicht abbauen wird. Sie ihre Erkenntnisse veröffentlicht am 1. Juni in der Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Atmosphären.

„Im Hinblick auf Raketenstarts und aufsteigende Satellitenkonstellationen gibt es derzeit eine Menge Dynamik, daher ist es wichtig, mit der Erforschung zu beginnen, um zu untersuchen, welche Auswirkungen wir möglicherweise sehen könnten“, sagt Maloney, der bei der Nationwide Oceanic and Atmospheric Administration tätig ist (NOAA) Chemisches Wissenschaftslabor in Boulder, Colorado.

Die Modelle von Maloney und seinen Kollegen beginnen mit typischen Startbahnen, bei denen Raketen aus ihren Triebwerksdüsen einen Sprühnebel aus winzigen Partikeln, sogenannten Aerosolen, schießen. Die gefährlichste Abgaskomponente ist Ruß oder Ruß. Raketen setzen Tonnen dieser mikroskopisch kleinen Partikel in der Stratosphäre frei, insbesondere zwischen 15 und 40 Kilometern über dem Boden, über dem Flugzeuge fliegen. Auch moderne Strahltriebwerke stoßen Ruß aus, allerdings in viel geringeren Mengen. Herunterfallende erloschene Satelliten geben ebenfalls Aerosole ab, wenn sie in der Stratosphäre verglühen. Da diese Partikel etwa vier Jahre in der Stratosphäre verbleiben, können sie sich insbesondere in Gebieten mit konzentriertem Weltraumverkehr ansammeln.

Maloney und sein Staff verwendeten ein hochauflösendes Klimamodell, um die Auswirkungen dieser Verschmutzung auf die Atmosphäre vorherzusagen, und untersuchten, wie Aerosole unterschiedlicher Größe Regionen des Weltraums auf verschiedenen Breiten, Längen und Höhen erwärmen oder kühlen könnten. Sie fanden heraus, dass die Temperaturen in Teilen der Stratosphäre innerhalb von zwei Jahrzehnten um bis zu 1,5 Grad Celsius oder 2,7 Grad Fahrenheit steigen könnten und dass die Ozonschicht auf der Nordhalbkugel leicht dünner werden könnte. Sie kommen im Allgemeinen zu dem Schluss, dass mehr Raketen mehr Erwärmung und einen erhöhten Ozonverlust bedeuten, was ein Downside darstellen könnte, insbesondere weil Menschen, Wildtiere und Nutzpflanzen die Ozonschicht benötigen, um sie vor ultravioletter Strahlung zu schützen.

Nach ihrer Berechnung stoßen Raketenstarts jedes Jahr zusammen etwa 1 Gigagramm oder 1.000 Tonnen Ruß in die Stratosphäre aus. Innerhalb von zwei Jahrzehnten könnte das dank der wachsenden Zahl von Raketenstarts leicht auf 10 Gigagramm oder mehr ansteigen. Die Forscher betrachten mehrere Emissionsszenarien für schwarzen Kohlenstoff, einschließlich Niveaus von 30 und 100 Gigagramm, die zwar extrem sind, aber innerhalb von ein paar Jahrzehnten eintreten könnten, wenn sich die Raketentriebwerkstechnologien und -trends nicht wesentlich ändern. Sie konzentrieren ihre Analyse auf weit verbreitete kerosinverbrennende Raketentriebwerke, wie die Booster der ersten Stufe von SpaceX Falcon, Rocket Lab Electron und russische Sojus-Raketen.

Mit der globalen Einführungsrate, die um ungefähr steigt 8 Prozent professional Jahr, gehen sie davon aus, dass in den 2040er Jahren jedes Jahr bis zu 1.000 kohlenwasserstoffverbrennende Raketen abheben werden. Das ist zum Teil den sinkenden Startkosten und dem Aufblühen der kommerziellen Raumfahrtindustrie sowie der für den Begin benötigten Raketen zu verdanken Satellitennetzwerke wie Starlink von SpaceX, Mission Kuiper von Amazon und OneWeb. Suborbitale Raumflüge, wie Blauer Ursprung‘s und Jungfrau Galaktischdringen auch in die Stratosphäre ein.

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