Wenn die Erde lauscht: Seismische Netzwerke verfolgen Weltraummüll
Das weltweite Netzwerk von Seismometern auf der Erde kann subtile Bodenvibrationen erkennen, die entstehen, wenn Weltraummüll in die Atmosphäre zurückkehrt. Dies bietet Wissenschaftlern eine überraschende neue Möglichkeit, herabfallende Trümmer aus dem Orbit zu verfolgen.
Seismometer sind immer auf Empfang, in der Regel um das Grollen der Erde bei Erdbeben zu registrieren, aber sie könnten auch zur Verfolgung von herabfallendem Weltraumschrott eingesetzt werden und dabei detaillierte Informationen nahezu in Echtzeit liefern, um Behörden dabei zu helfen, verkohlten und manchmal giftigen Schrott schneller zu lokalisieren und zu bergen.
Wachsendes Problem
Weltraummüll besteht aus Tausenden von künstlichen Objekten in der Erdumlaufbahn. Sie variieren in Größe und Form von winzigen Farbfragmenten bis hin zu ausrangierten Raketenboostern. Aber egal wie groß oder klein sie auch sein mögen, jedes Stück Weltraummüll stellt eine Gefahr für den Menschen dar, wenn es auf die Erde fällt.
„Verfallender Weltraumschrott ist ein wachsendes Problem, das nicht nur die Erdumlaufbahn verstopft, sondern auch Störungen verursacht, wenn Objekte über stark frequentierten oder bevölkerten Regionen zerbrechen“, erklärt Dr. Constantinos Charalambous vom Fachbereich Elektrotechnik und Elektronik des Imperial College London.
Charalambous verwies auf den fehlgeschlagenen Testflug des SpaceX Starship im Jahr 2025: „Trümmerteile fielen über Teile der Karibik, was zu vorübergehenden Flugverkehrsbeschränkungen und Flugverboten führte“, sagte er.
Wenn Trümmerteile herunterfallen, werden sie von Flammen verschlungen und produzieren giftige Partikel. Diese können stundenlang in der Atmosphäre verbleiben und mit den Wetterveränderungen in andere Teile der Erde treiben. Die Kenntnis der Flugbahn der Trümmerteile könnte Organisationen dabei helfen, zu verfolgen, wohin die giftigen Partikel treiben und wer ihnen ausgesetzt sein könnte.
Wichtige seismische Daten
Unter Verwendung einer Technik, die normalerweise bei Marsbeben zum Einsatz kommt, nutzten Charalambous und sein Co-Autor Dr. Benjamin Fernando, Postdoktorand an der Johns Hopkins University, bestehende seismische Netzwerke, um Bodenvibrationen zu „hören“, die nach dem Überschallknall auftreten, der durch Trümmerteile verursacht wird, die mit Lichtgeschwindigkeit in die Atmosphäre zurückkehren.
„Das Spannende daran ist, dass wir durch die Analyse dieser Bodenvibrationen über ein Netzwerk von seismischen Detektoren den Abstiegspfad bestimmen und sehen können, wie sich die Zersplitterung schnell vollzieht, sobald die Signale eingehen“, sagte Charalambous.
Diese Informationen sind von entscheidender Bedeutung, da sie der Flugsicherung und den zivilen Rettungsdiensten helfen, „das Risikogebiet einzugrenzen, in dem überlebende Teile des Raumfahrzeugs landen könnten. Es ist wichtig, dass diese Entscheidungen auf Fakten und nicht auf Vermutungen beruhen“, fügte er hinzu.
Forscher verwendeten Daten von 125 Seismometern in Südkalifornien, um die Flugbahn der Trümmer des chinesischen Raumschiffs Shenzhou-15 zu rekonstruieren, nachdem dessen Orbitalmodul im April 2024 in die Erdatmosphäre eingetreten war. Mit einem Durchmesser von 2,1 Metern und einem Gewicht von über 1,5 Tonnen war das Modul groß genug, um eine Gefahr für Menschen darzustellen.
Das Modul flog mit einer Geschwindigkeit von Mach 25-30, etwa dem Zehnfachen der Geschwindigkeit des schnellsten Jets der Welt, in nordöstlicher Richtung über Santa Barbara und Las Vegas hinweg. In Kombination mit Berechnungen der Höhe des Moduls – abgeleitet aus der Intensität der seismischen Messwerte – ergab sich, dass sich das Modul etwa 25 Meilen südlich der vom US-Weltraumkommando auf der Grundlage von Messungen seiner Umlaufbahn vorhergesagten Flugbahn bewegte.
„Der kritischste Teil eines unkontrollierten Wiedereintritts ist die kurze Phase der ‚chaotischen Desintegration‘, in der das Raumfahrzeug auseinanderbricht. Es kann schwierig sein, den Bereich, in dem überlebende Trümmerteile abstürzen könnten, schnell einzugrenzen“, sagte Charalambous. „Dies ist besonders wichtig über Orten, an denen Menschen leben oder Flugzeuge fliegen.“
Giftiger Müll
Die Verfolgung von Weltraummüll in Echtzeit wird den Behörden helfen, Objekte, die auf die Erde fallen, schnell zu bergen – was besonders wichtig ist, wenn es sich um schädliche oder giftige Trümmer handelt. Fernando führte das Beispiel der russischen Raumsonde Mars 96 an, die 1996 aus ihrer Umlaufbahn fiel: „Die Menschen dachten, sie sei verglüht, doch ihre radioaktive Energiequelle landete unbeschädigt im Ozean. Man versuchte damals, sie zu verfolgen, aber ihr Standort konnte nie bestätigt werden“, sagte er.
Radardaten werden in der Regel verwendet, um ein Objekt zu verfolgen, das sich in einer niedrigen Erdumlaufbahn befindet, und um vorherzusagen, wo es in die Atmosphäre eintreten würde. Diese Vorhersagen können jedoch um Tausende von Kilometern daneben liegen.
Die Energiequelle wurde wahrscheinlich von einer Gruppe von Wissenschaftlern gefunden, die „künstliches Plutonium in einem Gletscher in Chile“ entdeckt hatten. Sie glauben, dass dies „ein Beweis dafür ist, dass die Energiequelle während des Abstiegs aufgebrochen ist und die Umgebung kontaminiert hat“, sagte Fernando. „Wir würden von zusätzlichen Ortungsgeräten profitieren, insbesondere in den seltenen Fällen, in denen Trümmer radioaktives Material enthalten.“
Quellenhinweis:
Reentry and disintegration dynamics of space debris tracked using seismic data, Science, January 2026. Fernando, B., & Charalambous, C.