Raketenstarts werden explodieren

Raketenstarts im Stundenrhythmus, Rechenzentren im All bauen – so stellt sich Elon Musk die Zukunft vor. Vor wenigen Tagen wurde bekannt, dass der Multimilliardär in den USA den Betrieb von einer Million zusätzlicher Satelliten beantragt hat.

Ende 2025 umfasste sein Starlink-Satelliten-Verbund bereits rund 9400 Satelliten. «Indem Starlink immer mehr Satelliten in den Erdorbit sendet, nehmen diese immer mehr Raum ein. Es geht hier zu wie bei der Besiedlung neu entdeckter Kontinente: Unbesiedelter Raum wird besetzt und bearbeitet, und auf diese Weise wird neues Eigentum generiert. Der erdnahe Raum ist enorm begrenzt und begehrt», schrieben zwei Professoren 2023 in ihrem Buch «Homo Ex Machina» (Infosperber berichtete).

Der Starlink-Verbund wird nicht der einzige bleiben: Auch Amazon, OneWeb und die China-Satellite-Network-Group planen grosse Satelliten-Netzwerke, fast 100 weitere Firmen haben ebenfalls Vorschläge.

In den bald 70 Jahren seit dem ersten Raketenstart wurden laut der europäischen Raumfahrtagentur Esa 25’170 Satelliten in den Orbit gebracht, etwa 14’000 davon funktionieren noch. Zum Vergleich: Vor zehn Jahren waren es erst etwa 1200 aktive Satelliten. «New Space Economy» hat die Zunahme in eindrücklichen Grafiken dargestellt.

Bis 2030 – also in nur vier Jahren – könnten womöglich 50’000 zusätzliche Satelliten im Orbit kreisen, berichteten Forscher vor zwei Jahren im Wissenschaftsmagazin «PNAS».

Städtereisen via Rakete und Asteroiden plündern

Die Citi-Bank sieht bereits «eine Vielzahl neuer Marktteilnehmer» am Horizont. In ihrem 2022 erschienenen Bericht «Weltall – die Morgendämmerung eines neuen Zeitalters» prognostizierten die Autoren jährliche Wachstumsraten von fünf Prozent für die Weltraumindustrie. 

Derzeit koste es ihnen zufolge etwa 1500 Dollar, um ein Kilo Fracht in den Weltraum zu befördern, andere Quellen sprechen von bis zu 10’000 Dollar. Dank wiederverwendbarer Raketen, technischer Fortschritte und preiswerteren neuen Materialien werde man im Jahr 2040 schätzungsweise nur noch etwa 100 Dollar für ein Kilo Fracht bezahlen, spekuliert der Bericht.

Angedacht sei das «Asteroid mining», bei dem Asteroiden als Quelle für seltene Metalle oder andere, auf der Erde sehr teure Elemente dienen sollen – «Goldgruben» im Weltall. Und besonders Gutbetuchte könnten anstelle von Langstreckenflügen Städtereisen via Rakete buchen, so die Vision.

Solaranlage in 36’000 Kilometer Höhe

Vorerst aber geht es vorrangig um Frachttransporte. Während beispielsweise die Starship-Rakete von Space X, der von Elon Musk gegründeten Firma, auf grosse Frachtmengen ausgelegt ist, spezialisieren sich andere Firmen auf mittelgrosse und kleinere Transporte.

China etwa plant unter anderem eine riesige Sonnenenergie-Anlage im Weltall. Laut «Spacenews» soll sie in einer Höhe von fast 36’000 Kilometern im Orbit zusammengebaut werden und bis 2050 fertig sein. Die Rakete «Langer Marsch 9» müsste über 100-mal starten, um das dafür benötigte Material – mehr als 10’000 Tonnen – hochzutransportieren. 

Die Anlage solle dann ein Gigawatt Strom produzieren. Das entspreche «mageren» 0,1 Prozent des geschätzten chinesischen Jahresbedarfs im Jahr 2018, schrieb der Raumfahrtingenieur und Umweltwissenschaftler Loïs Miraux in der Fachzeitschrift «Science of The Total Environment».

Treibstoffverbrauch: mehrere Tausend Tonnen

«2019 gab es weltweit 103 Raketenstarts. 2025 waren es schon 329. Über die Hälfte davon entfielen auf Space X», sagt der Luft- und Raumfahrtingenieur Jan-Steffen Fischer von der Universität Stuttgart. Zum Vergleich: Europäische Ariane-62-Raketen starteten letztes Jahr viermal. Die jährliche Wachstumsrate bei den Raketenstarts liegt Fischer zufolge derzeit bei über 20 Prozent. 

Dabei verbrauchen die Raketen gigantische Mengen an Treibstoff: «Um 20 Tonnen Nutzlast in den erdnahen Orbit zu befördern, benötigt eine Falcon-9-Rakete von Space X für die Hauptstufe rund 400 Tonnen: 120 Tonnen davon sind Kerosin und 280 Tonnen entfallen auf Sauerstoff. Für die Oberstufe braucht sie zusätzlich etwa 100 Tonnen Treibstoff», sagt Fischer. Er beschäftigt sich als wissenschaftlicher Mitarbeiter seit mehreren Jahren mit den Umweltauswirkungen von Raketen. 

Space X hat noch Grösseres vor: Die künftigen Starship-Raketen sollen über 80 Tonnen Fracht ins Weltall transportieren können. «Dafür sind etwa 4600 bis 4900 Tonnen Treibstoff nötig, in diesem Fall Methan und Sauerstoff.» Zum Vergleich: Beim Flug von Frankfurt nach Hongkong verbrennt ein Airbus A350-1000 rund 92 Tonnen Kerosin.

Warum der Vergleich mit dem Flugverkehr hinkt

Verglichen mit dem Flugverkehr ist der Treibstoffverbrauch der Raketen bis jetzt sehr klein: Sie benötigten nur etwa 0,01 Prozent dessen, was Flugzeuge verbrennen, schrieben der US-Wissenschaftler Martin Ross von der Aerospace-Corporation und eine Kollegin 2022 im «Journal of Space Safety Engineering». Aber, fügten sie an: Ein solcher Vergleich sei «wie Äpfel und Birnen». 

Denn der Flugverkehr verbrauche zwar viel mehr Treibstoff – aber nur bis in eine Höhe von 15 Kilometern. Dort dauere das «Herauswaschen» der Verschmutzung bloss Wochen. In der höher gelegenen, «empfindlichen mittleren Atmosphäre» dagegen vergehe wegen der langsamen Zirkulation ein halbes Jahrzehnt, bis die Verschmutzung wieder «herausgewaschen» sei. Das Fazit der beiden Wissenschaftler: «Einzig die Raumfahrtindustrie verschmutzt die mittlere Stratosphäre und die Mesosphäre […] und über die Auswirkungen auf das Klima und das Ozon ist nicht viel bekannt.»

«Die Folgen betreffen alle weltweit»

Bei ihrem Flug durchqueren die Raketen zuerst die Troposphäre, dann in 12 bis 50 Kilometern Höhe die Stratosphäre mit der Ozonschicht und schliesslich die Mesosphäre, bis sie den erdnahen Orbit erreichen. Dort, 200 bis 2000 Kilometer über der Erde, ziehen die meisten Satelliten ihre Bahnen. 

Etwa zwei Drittel des Raketentreibstoffs werden innerhalb der ersten 80 Höhenkilometer verbraucht, das Gros oberhalb von 15 Höhenkilometern. «Dass die dabei freigesetzten Emissionen in jede Schicht der Atmosphäre injiziert werden, ist beunruhigend. Je höher, desto länger verbleiben sie dort», sagt Eloise Marais. Sie befasst sich als Professorin für Atmosphärische Chemie und Luftqualität am University College in London mit der Umweltverschmutzung durch Raketen. «Die Folgen betreffen alle weltweit. Und auch zukünftige Generationen.»

Je nach Treibstoff entstehen beim Verbrennen andere Abgase und Partikel. Rund 40 Prozent der Verbrennungsprodukte waren im Jahr 2022 Russ, Kohlenmonoxid und das Treibhausgas CO₂, berichtete Marais in «Scientific Data». 

Der schlimmste Treibstoff: Kerosin

Derzeit wird vor allem Kerosin für den Raketenantrieb verwendet, beispielsweise für die von Space X am häufigsten eingesetzte, wiederverwendbare Rakete Falcon 9 oder für die noch in Entwicklung befindliche chinesische Rakete namens «Langer Marsch 9».

«Kerosin ist von allen Treibstoffen für die Umwelt am schlimmsten», sagt Miraux. Der Grund: Bei der Verbrennung von Kerosin entsteht Russ. In die obere Atmosphäre eingebracht, absorbiere der Russ einen Teil der Sonnenstrahlung und trage so zur Erwärmung der Stratosphäre bei. 

«Der Effekt ist oben etwa 500-mal stärker als in der unteren Atmosphäre. Grosse Partikel verbleiben zudem viel länger in der oberen Atmosphäre», sagt Miraux, der sich auf «Life-Cycle-Assessments» in der Raumfahrt spezialisiert hat. Dabei werden nach einem standardisierten Verfahren die Umweltschäden abgeschätzt. Manche Raketen würden etwa 1000-mal mehr Russ freisetzen als moderne Flugzeugtriebwerke. 

Verglichen mit dem Treibhausgas CO₂ wirke Russ in der Stratosphäre «vermutlich 1000-fach stärker», gibt Jan-Steffen Fischer zu bedenken.

Aluminium und Chlor schaden der Ozonschicht

Auch flüssiger Wasserstoff und Sauerstoff kommen, etwa bei der europäischen Rakete Ariane-6, als Raketen-Treibstoffe zum Einsatz, ausserdem Aluminium-haltige feste Treibstoffe. Diese können beim Start zusätzlichen Schub verleihen, haben aber den Nachteil, dass dabei Aluminiumoxid in die Atmosphäre gelangt. 

Dieses kann sowohl die Ozonschicht schädigen als auch die Stratosphäre erwärmen. Denn das Aluminium reflektiert einerseits Strahlung aus dem Weltall und absorbiert andererseits zugleich Strahlung, die von der Erde kommt. «Daraus resultiert eine Erwärmung der Stratosphäre und eine Abkühlung in der Troposphäre, wobei es regional aber auch zur Erwärmung kommen kann», so Miraux. Nach dem Russ verändere Aluminium die Energiebilanz am zweitstärksten, schätzte der US-Wissenschaftler Martin Ross 2014.

Zu den freigesetzten Gasen gehört, abhängig vom Treibstoff, auch Chlor. Es kann die Ozonschicht der Erde schädigen, welche die Lebewesen auf der Erde vor hochenergetischer UV-Strahlung schützt. Chloremissionen aus Raketentriebwerken würden derzeit nur etwa ein Prozent des Ozonverlusts ausmachen, der durch die längst verbotenen FCKW verursacht werde, hielten Ross und eine Kollegin im «Journal of Space Safety Engineering» fest. Allerdings wiesen sie darauf hin, dass viele Berechnungen dazu mit grosser Unsicherheit behaftet seien, «was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass sie richtig sind, unter 50 Prozent liegt». 

Ross’ Schätzung zufolge könnten Raketenemissionen im Jahr 2050 mehr von der Ozonschicht zerstören, als es die inzwischen verbotenen chemischen Substanzen, die Ozon abbauen, je getan hätten.

Ob Methan besser ist, steht in den Sternen

Russische Raketen fliegen unter anderem mit dem als krebserregend geltenden Hydrazin, das in Europa und der Schweiz auf der «Liste der besonders besorgniserregenden Stoffe» steht und darum hier nur noch für Satelliten und die Oberstufe bei der Vega-Rakete verwendet wird.

Künftig soll vermehrt Methan als Raketentreibstoff eingesetzt werden, beispielsweise bei der europäischen Ariane Next, bei Space X’s Starship oder bei der Neutron genannten Rakete von Rocketlab. Ob das fürs Klima und die Umwelt besser ist als Kerosin, steht noch in den Sternen – wie vieles andere beim Thema Raumfahrt, Klima- und Umweltfolgen. Jan-Steffen Fischer gibt offen zu: «Letztlich wissen wir noch nicht, wie stark die Raumfahrt das Klima global beeinflusst.»

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➞ Lesen Sie demnächst Teil 2: Wissenschaft und Politik hinken der rasanten Entwicklung hinterher. Eine Regulierung würde den Firmen herbe Verluste bringen.