Bis zu 1,7 Millionen geplante Satelliten könnten bodengebundene Astronomie unmöglich machen, warnt Studie

Studie warnt vor „existenzieller Bedrohung” für die optische Astronomie

Eine neue Studie der Europäischen Südsternwarte (ESO) kommt zu dem Ergebnis, dass geplante Mega-Konstellationen mit insgesamt mehr als 1,7 Millionen Satelliten „verheerende Folgen für die Astronomie” hätten und eine „existenzielle Bedrohung” für bodengebundene Teleskope darstellten, berichtete Euronews. Das von ESO-Astronom Olivier Hainaut geleitete und von Fachkollegen begutachtete Papier, das zur Veröffentlichung in Astronomy & Astrophysics angenommen wurde, ist die erste Arbeit, die im Detail modelliert, wie große und extrem helle Satellitenkonstellationen den Nachthimmel aufhellen und astronomische Beobachtungen beeinträchtigen würden.

Wie aus der Studie und der Berichterstattung von Phys.org hervorgeht, umkreisen bereits mehr als 14.000 Satelliten die Erde – eine Population, die vom Telekommunikationsnetz Starlink von SpaceX dominiert wird. SpaceX hat angekündigt, mehr als eine Million zusätzliche Satelliten als weltraumgestützte Rechenzentren für künstliche Intelligenz starten zu wollen, während weitere Projekte wie die „Cinnamon”-Konstellation von E-Space und die chinesischen Konstellationen CTC-1 und CTC-2 weitere Hunderttausende hinzufügen würden. Zusammen mit einer geplanten Konstellation des US-Start-ups Reflect Orbital mit 50.000 Spiegelsatelliten würde die vorgeschlagene Gesamtzahl 1,7 Millionen Raumfahrzeuge übersteigen.

Vorgeschlagene Obergrenze von 100.000 Satelliten

Hainauts zentrale Empfehlung lautet, dass nicht mehr als 100.000 Satelliten die Erde umkreisen sollten und dass sie so lichtschwach sein müssten, dass sie mit bloßem Auge unsichtbar bleiben. Wie Hainaut gegenüber Space.com erklärte: „Es kann ein Zustand eintreten, in dem es praktisch keinen Sinn mehr hat, die Teleskope weiter zu betreiben, weil sämtliche Daten verfälscht wären. Alle. Hundert Prozent.” Euronews zitierte ihn mit den Worten: „In den vergangenen Jahren hat dies bereits begonnen, es ist aber noch beherrschbar. Wenn wir aber von 14.000 auf 1,7 Millionen gehen, werden wir wirklich ernsthafte Probleme bekommen.”

Die Internationale Astronomische Union betrachtet jede Zunahme der Himmelshelligkeit um mehr als zehn Prozent gegenüber dem natürlichen dunklen Nachthimmel als „Astronomie-Killer”, wie Space.com berichtet. Die Modellierung der Studie zeigt, dass die aktuellen Vorhaben den Himmel deutlich über diese Schwelle hinaustreiben würden.

Wie Satelliten Beobachtungen beeinträchtigen

Satelliten schaden astronomischen Aufnahmen auf zwei Arten, erläuterte Hainaut gegenüber Space.com: Sie reflektieren Sonnenlicht und erhöhen so die Gesamthelligkeit des Himmels im Sinne einer Lichtverschmutzung; hellere Satelliten hinterließen zudem Streifen auf den Teleskopaufnahmen, die dahinterliegende Objekte verdeckten. „Wenn die Lichtverschmutzung zunimmt, sehen Sie weniger natürliche Sterne und mehr dieser Satelliten”, sagte er. „Für Teleskope bedeutet das längere Belichtungszeiten. Bei zehn Prozent mehr Lichtverschmutzung müssen Sie alle Belichtungszeiten um zehn Prozent verlängern. Das skaliert direkt proportional.”

Mithilfe computergestützter Modellierung simulierte Hainaut die Positionen, Bewegungen und Helligkeiten aller derzeitigen und geplanten Konstellationen. Allein für SpaceX’ geplante Mega-Konstellation ergab seine Rechnung, dass zwei Stunden nach Eintritt der Nacht auf Aufnahmen des Very Large Telescope der ESO am Paranal-Observatorium in Chile Dutzende Streifen erschienen, was Sichtfeldverluste von bis zu 28 Prozent bedeutet, wie Phys.org berichtete. Sollten diese Satelliten nur etwas heller als der Grenzwert sein, könnte die Kamera des Vera-C.-Rubin-Observatoriums der US-amerikanischen National Science Foundation über mehrere Stunden pro Nacht weitgehend unverwertbare Bilder liefern.

Die Spiegelsatelliten von Reflect Orbital stellen ein eigenes Problem dar

Reflect Orbital mit Sitz in Hawthorne, Kalifornien, plant den Start großer Satelliten, die mit Spiegeln ausgestattet sind, um nachts Sonnenlicht auf Solarstromkraftwerke, Katastrophengebiete und andere Ziele zu lenken. Das Unternehmen hat bei der US-Telekommunikationsaufsicht FCC die Genehmigung für den später in diesem Jahr geplanten Start eines Prototyps namens Eärendil-1 mit einer Größe von 59 mal 59 Fuß (18 mal 18 Meter) beantragt. Die vollständige Konstellation soll bis 2035 50.000 Satelliten umfassen, deren reflektierte Strahlen am Boden jeweils eine Fläche von mindestens fünf Kilometern (3,1 Meilen) ausleuchten, wie Phys.org berichtet.

Die Studie berechnet, dass jeder Spiegelsatellit innerhalb seines reflektierten Strahls etwa viermal so hell wie der Vollmond erschiene. Auch außerhalb des Strahls wäre jeder Satellit so hell wie die Venus, das hellste Objekt am Nachthimmel nach dem Mond, sagte Hainaut gegenüber Space.com. „Was die vorschlagen, würde unsere Beobachtungen nahezu unmöglich machen. Das sind superhelle Satelliten.” Mit der vollständigen Reflect-Orbital-Flotte im Orbit wären Hunderte oder Tausende dieser Spiegelsatelliten an jedem Ort der Erde sichtbar, und der gesamte Nachthimmel würde Berechnungen zufolge, die von Space.com und Euronews zitiert werden, um bis zu 300 bis 400 Prozent aufgehellt.

In einer Stellungnahme gegenüber AFP erklärte ein Sprecher von Reflect Orbital, das Unternehmen lasse unabhängige Untersuchungen zu den Auswirkungen seiner Technologie durchführen und sei „zu einem anhaltenden Dialog mit Astronomen bereit”. Der Sprecher fügte hinzu, die Standardausrichtung der Satelliten sei „aus” und das Unternehmen werde „systematisch vermeiden, Licht in die Nähe von Observatorien umzulenken”. Hainauts Simulationen gingen davon aus, dass kein Reflect-Orbital-Satellit seinen Strahl direkt auf oder in die Nähe eines Observatoriums richten würde; dennoch könne schon die Spur eines einzigen Spiegelsatelliten eine einzelne Aufnahme des Rubin-Observatoriums unbrauchbar machen, und mit der vollständigen Flotte könnte jede Aufnahme einer solchen Kamera verlorengehen, sobald die Satelliten von der Sonne beschienen würden.

Was für die Wissenschaft auf dem Spiel steht

Die ESO-Studie warnt, dass die kombinierte Wirkung der geplanten Konstellationen die Beobachtung lichtschwacher kosmischer Objekte behindern würde, darunter ferne Galaxien, erdähnliche Planeten um andere Sterne und potenziell gefährliche Asteroiden, wie Phys.org berichtet. Observatorien wie das Vera-C.-Rubin-Observatorium in Chile, das Very Large Telescope der ESO und das im Bau befindliche Extremely Large Telescope, die alle in der Atacamawüste stehen, um der städtischen Lichtverschmutzung zu entgehen, wären unmittelbar betroffen.

Wie Hainaut gegenüber Space.com erklärte, gebe es keinen entlegenen Ort, der Zuflucht biete. „Sie mögen ein kleines Dorf in Afrika besuchen, im australischen Outback campen oder eine Expedition in die Antarktis oder den Amazonas-Regenwald unternehmen – Ihr Himmel wäre dennoch durch die Satelliten aufgehellt.” Ob in Frankreich, in der Sahara oder in Chile, der Himmel „wäre nicht mehr klar, sondern würde dem Himmel über einem Stadtrand gleichen”, zitierte ihn Euronews. In einer lichtverschmutzten Stadt wie München wären die Hunderte von Spiegelsatelliten die einzigen „Sterne”, die überhaupt noch zu sehen wären.

Anstehende Regulierungsentscheidungen bei der FCC

Sowohl SpaceX als auch Reflect Orbital warten auf Entscheidungen der FCC darüber, ob sie ihre geplanten Konstellationen einsetzen dürfen, berichtete Euronews. Die neue Studie bildete die Grundlage für die Stellungnahme der ESO zu diesen Anträgen, die in Zusammenarbeit mit der britischen Royal Astronomical Society und der Internationalen Astronomischen Union erstellt wurde. „Der Ball liegt nun bei der FCC”, sagte Betty Kioko, die für institutionelle Angelegenheiten zuständige Beamtin der ESO, in einer Stellungnahme. „Für die optische Astronomie ist dies eine existenzielle Bedrohung, und wir hoffen, dass die Regulierungsbehörden diese Einschätzung teilen.”

SpaceX hat Maßnahmen ergriffen, um seine Starlink-Satelliten weniger reflektierend zu machen, doch Hainaut sagte gegenüber Phys.org, dass die aktuellen Pläne „über die Grenze” dessen hinausgingen, was die Astronomie verkraften könne. Ohne einen vollständigen Stopp aller Satellitenstarts zu fordern, würde seine zentrale Empfehlung – eine Obergrenze von 100.000 Satelliten, von denen jeder schwächer als die Sichtbarkeitsschwelle des bloßen Auges ist – beide Unternehmen zu erheblichen Einschränkungen ihrer Vorhaben zwingen.

Weiterreichende Sorgen jenseits der Astronomie

Die Studie und die begleitende Berichterstattung weisen darauf hin, dass die Folgen solcher Mega-Konstellationen über die Astronomie hinausreichen. Der Verlust dunkler Himmel sei mit der Störung biologischer Rhythmen bei Menschen und Tieren sowie mit weiterreichenden ökologischen Effekten in Verbindung gebracht worden, berichtete Euronews. Forscher haben zudem Bedenken hinsichtlich der Energie- und Umweltkosten für den Start von nahezu zwei Millionen Satelliten geäußert sowie hinsichtlich des Risikos eines Kessler-Syndroms, bei dem Kollisionen zwischen Satelliten Trümmer erzeugen, die weitere Zusammenstöße auslösen. Hainauts Studie konzentriert sich auf optische Störungen, doch er räumte gegenüber Space.com ein, dass die gesamte orbitale Umwelt auf dem Spiel stehe, da die Zahl der Raumfahrzeuge sprunghaft ansteige.

Das vollständige Papier ist auf dem Preprint-Server arXiv verfügbar und wurde zur Veröffentlichung in Astronomy & Astrophysics angenommen. Beobachter werden in den kommenden Monaten die Reaktionen der FCC auf die anhängigen Anträge, das Handeln von Regulierungsbehörden in anderen Jurisdiktionen und mögliche weitere technische Änderungen der Unternehmen zur Reduzierung der Satellitenhelligkeit verfolgen.