Studie sieht Astronomie durch Starlink & Co. bedroht

Satellitenspuren durchziehen den Nachthimmel über der Atacama-Wüste: Die Überlagerung einer einstündigen Zeitrafferaufnahme zeigt zahlreiche Satelliten über dem im Bau befindlichen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO. Im Hintergrund leuchten die Laser des Paranal-Observatoriums. (Source: F. Kamphues, ESO / M. Kornmesser)

Satellitenspuren durchziehen den Nachthimmel über der Atacama-Wüste: Die Überlagerung einer einstündigen Zeitrafferaufnahme zeigt zahlreiche Satelliten über dem im Bau befindlichen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO. Im Hintergrund leuchten die Laser des Paranal-Observatoriums. (Source: F. Kamphues, ESO / M. Kornmesser)

Der Ausbau von Satellitenkonstellationen könnte den Blick ins All dauerhaft verändern. Zu diesem Schluss kommt eine neue Studie (PDF) des Astronomen Olivier Hainaut von der Europäischen Südsternwarte (ESO), die in der Fachzeitschrift "Astronomy & Astrophysics" erscheinen wird. Demnach drohen vor allem die derzeit geplanten Mega-Konstellationen die Leistungsfähigkeit bodengebundener Teleskope massiv einzuschränken.

Heute umkreisen bereits mehr als 14'000 aktive Satelliten die Erde. Den grössten Anteil stellt das Starlink-Netzwerk von SpaceX. Nach Einschätzung Hainauts liegt das eigentliche Problem jedoch in den Ausbauplänen. Laut der Studie liegen Anträge für über 1,7 Millionen zusätzliche Satelliten vor - darunter auch Konzepte für besonders helle Spiegel-Satelliten.

Nicht nur Satellitenspuren bereiten Sorgen

Frühere Untersuchungen befassten sich vor allem mit den hellen Spuren, die Satelliten beim Überflug durch das Sichtfeld eines Teleskops auf den Aufnahmen hinterlassen. Die neue Studie untersucht zusätzlich einen bislang kaum quantifizierten Effekt. Sie berechnet, wie stark Satelliten den gesamten Nachthimmel aufhellen. Dafür simuliert sie Position, Bewegung und Helligkeit der Satelliten sowie die Lichtstreuung in der Erdatmosphäre.

Diese zusätzliche Hintergrundhelligkeit erschwert astronomische Beobachtungen erheblich. Je heller der Himmel wird, desto schwieriger lässt sich das schwache Licht entfernter Galaxien, Exoplaneten oder erdnaher Asteroiden vom Hintergrund unterscheiden. Viele Beobachtungen würden dadurch längere Belichtungszeiten erfordern, manche wären laut der Studie kaum noch möglich.

Links der natürliche Nachthimmel, rechts die Simulation eines Himmels mit 50'000 Spiegel-Satelliten: Die Studie der Europäischen Südsternwarte zeigt, wie stark solche Konstellationen den Himmel aufhellen und astronomische Beobachtungen erschweren könnten. (Source: ESO / O. Hainaut)

Mega-Konstellationen erschweren Beobachtungen

Als besonders kritisch bewertet Hainaut die Pläne von SpaceX für sogenannte Orbital Data Centers - Rechenzentren im Weltraum, für die bis zu eine Million zusätzliche Satelliten vorgesehen sind. Seine Simulationen zeigen, dass Langzeitaufnahmen während eines grossen Teils der Nacht von mehreren Satellitenspuren durchzogen wären. Je nach Blickrichtung gingen bis zu 28 Prozent des Bildfelds verloren. Satelliten würden damit mehr Beobachtungszeit kosten als Wetter oder technische Defekte.

Gleichzeitig macht die Studie deutlich, dass nicht jede Satellitenkonstellation dieselben Auswirkungen hat. Die heute geplanten Netze mit rund 60'000 Satelliten stuft Hainaut noch als grundsätzlich beherrschbar ein. Erst die angekündigten Mega-Konstellationen mit Hunderttausenden oder gar Millionen zusätzlicher Satelliten überschritten aus seiner Sicht die Grenze dessen, was die Astronomie langfristig verkraften kann.

Spiegel-Satelliten verschärfen das Problem

Noch gravierender fallen Hainauts Berechnungen für die Pläne des US-Start-ups Reflect Orbital aus. Das Unternehmen möchte grosse Spiegel im Orbit einsetzen, die nachts Sonnenlicht gezielt auf die Erde lenken. Ausserhalb ihres Lichtkegels könnten solche Satelliten ungefähr so hell erscheinen wie die Venus. Wer sich direkt im angestrahlten Bereich befände, sähe dagegen einen Lichtpunkt, der rund viermal heller wäre als der Vollmond.

Bereits eine Flotte von 5000 Spiegel-Satelliten würde den natürlichen Nachthimmel laut der Studie um 20 bis 30 Prozent aufhellen. Bei 50'000 Satelliten könnte sich die Hintergrundhelligkeit sogar verdrei- bis vervierfachen. In der begleitenden Mitteilung zur Studie bezeichnet Hainaut diese Entwicklung deshalb als "existenzielle Bedrohung" für die optische Astronomie.

Die Europäische Südsternwarte erklärt die Ergebnisse der Studie und zeigt anhand von Simulationen, wie grosse Satellitenkonstellationen astronomische Beobachtungen beeinträchtigen könnten.

Obergrenze soll Nachthimmel schützen

Um den Nachthimmel langfristig zu schützen, schlägt Hainaut vor, die Zahl der Satelliten im niedrigen Erdorbit auf höchstens rund 100'000 zu begrenzen. Zudem müssten alle Satelliten so lichtschwach sein, dass sie selbst unter idealen Bedingungen mit blossem Auge nicht sichtbar wären. Nur dann blieben die Beeinträchtigungen laut der Studie in einer Grössenordnung, wie sie auch durch technische Ausfälle grosser Observatorien entstehen.

Die Untersuchung konzentriert sich ausschliesslich auf die optische Astronomie. Wie sich grosse Satellitenkonstellationen auf die Radioastronomie, den Weltraumschrott oder die Umwelt durch Raketenstarts und den Wiedereintritt ausgedienter Satelliten auswirken, müssen andere Studien zeigen.
 

Übrigens: Nicht nur Starlink baut seine Satellitenflotte aus: Auch Jeff Bezos' Raumfahrtunternehmen Blue Origin arbeitet mit "Terawave" an einer eigenen Konstellation im Erdorbit - mehr dazu lesen Sie hier.