Glitzer, glitzer kleiner Satellit
Stellen Sie sich Babylon um 1000 v. Chr. vor. Die Bewohner der antiken Stadt zeichneten ihre Sicht auf die Sterne auf und schufen so einige der frühesten astronomischen Aufzeichnungen. In Babylon und darüber hinaus nutzten die Menschen seit Jahrtausenden die Sterne u. a. zur Zeitmessung, zur Kartierung und Navigation sowie zum Anbau von Feldfrüchten.
Tausende von Jahren später begann der italienische Astronom Galileo Galilei mit seinen Beobachtungen, die er mit seinem Teleskop machte, unser Verständnis des Universums zu verändern und stellte fest, dass die Erde nicht der Mittelpunkt von allem ist.
Heute untersuchen Astronomen den Weltraum über das gesamte elektromagnetische Spektrum, von niederfrequenten Radiowellen über sichtbares Licht bis hin zu Gammastrahlen. Mit boden- und weltraumgestützten Teleskopen haben sie schnelle Radiobursts, Tausende von Exoplaneten und dunkle Materie entdeckt – grundlegende Entdeckungen, die uns helfen, unseren Platz im Universum besser zu verstehen.
Doch am Himmel braut sich Ungemach zusammen. Trotz der Vorteile der Weltraumaktivitäten für die Menschheit beeinträchtigen die zunehmende Lichtverschmutzung und der von künstlichen Satelliten ausgehende Radiostrahlungslärm unsere Fähigkeit, den Nachthimmel zu erkunden, was schwerwiegende Folgen für Wissenschaft und Gesellschaft hat.
Überflutung der Erdumlaufbahn mit Zehntausenden von Satelliten
Derzeit kreisen etwa 10 000 aktive Satelliten um die Erde, und Schätzungen zufolge werden es bis 2030 100 000 sein. Die meisten werden von Starlink, OneWeb und Amazon gestartet, um Hochgeschwindigkeits-Internetzugang oder Erdbeobachtung zu ermöglichen. Nimmt man noch die 37 000 Weltraummüllteile hinzu, die grösser als 10 cm sind und ebenfalls das Sonnenlicht reflektieren, so kann man zusammenfassend sagen: «Houston, wir haben ein Problem».
«Die exponentiell steigende Zahl aktiver Satelliten führt zu einer stärkeren Lichtverschmutzung und verursacht lange Lichtstreifen auf den von der Erdoberfläche aus aufgenommenen Bildern der optischen Astronomie. Gleichzeitig stören die Radiowellen, die Telekommunikationssatelliten aussenden, die Radioteleskope», erklärt Professor Jean-Paul Kneib, Leiter des Labors für Astrophysik (LASTRO) der EPFL.
Kneib ist auch der wissenschaftliche Delegierte der Schweiz beim Square Kilometer Array Observatory (SKAO), einer internationalen Organisation, die das grösste Radioteleskop der Welt baut. Das Sekretariat des Square Kilometre Array Switzerland (SKACH) ist an der EPFL angesiedelt.
Diese Radioastronomie-Anlage der nächsten Generation wird insbesondere in der Lage sein, zum ersten Mal Signale aus der kosmischen Morgendämmerung aufzuspüren, als sich die ersten Sterne und Galaxien gerade bildeten, und damit einige der grundlegendsten wissenschaftlichen Fragen unserer Zeit zu beantworten.
Mit einer voraussichtlichen Betriebsphase von mindestens 50 Jahren wird SKAO einer der Eckpfeiler der Physik des 21. Jahrhunderts sein, doch die zunehmende Zahl von Satellitenkonstellationen stellt bereits eine Herausforderung für die Vorarbeiten dar, die SKAO und seine Vorläufereinrichtungen leisten.
Funkfrequenzen für Wissenschaft und Gesellschaft
Heutzutage befinden sich viele Radioteleskope in geschützten Funkruhezonen, um Störungen durch bodengebundene Funkfrequenzen zu vermeiden. Die schiere Anzahl neuer Satelliten in der erdnahen Umlaufbahn bedeutet jedoch, dass diese Zonen nicht mehr den Schutz bieten, den sie in der Vergangenheit hatten. Immer mehr Satellitenkonstellationen werden ständig Signale über diese hochempfindlichen Radioteleskope abstrahlen und die Messungen stark beeinträchtigen, wenn keine vorbeugenden Massnahmen und Aktionen ergriffen werden.
Bestimmte schmale Frequenzbänder sind von der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) für die Radioastronomie geschützt, stellen aber nur einen winzigen Bruchteil des Frequenzspektrums dar, das hauptsächlich für Kommunikation, Navigation, militärische und kommerzielle Zwecke zugewiesen ist.
Die Funkvorschriften werden alle drei bis vier Jahre auf den Weltfunkkonferenzen (WRC) überarbeitet, und im Jahr 2023 wurde zum ersten Mal seit über einem Jahrzehnt ein neuer Tagesordnungspunkt für die nächste Tagung im Jahr 2027 angenommen, der sich mit «Studien über die technischen und rechtlichen Bestimmungen zum Schutz der Radioastronomie in bestimmten Funkruhezonen» befasst.
Die Radioastronomie bereitet derzeit Positionen für die WRC 2027 vor, klärt die Regierungen über die Bedeutung der Radiofrequenzen für die Forschung auf und sensibilisiert eine breitere Öffentlichkeit sowie die Astronomen selbst.
Die Verwaltung des Weltraums
Die Regulierung dessen, was in den Weltraum gebracht wird, ist eine andere Geschichte, denn dort oben herrscht der Wilde Westen». Der Weltraumvertrag (Outer Space Treaty), das grundlegende internationale Abkommen, das regelt, wie Nationen im Weltraum agieren, wurde 1967 von den Vereinten Nationen angenommen. Er enthält nur wenige Vorschriften, garantiert aber die Freiheit der Weltraumforschung und ihrer friedlichen Nutzung, den freien Zugang zum Weltraum und die Freiheit der wissenschaftlichen Forschung im Weltraum.
Ein weiterer zentraler Grundsatz des Vertrags lautet, dass «die Staaten eine schädliche Verunreinigung des Weltraums und der Himmelskörper vermeiden». Könnte man bei einer Anzahl von Zehn- oder Hunderttausenden von Satelliten von einer schädlichen Verunreinigung sprechen? Wie viele sind genug?
«Es ist wichtig, dass die Weltgemeinschaft einen innovativen Ansatz für die Weltraumverwaltung entwickelt, der die Komplexität der heutigen Geopolitik berücksichtigt, aber auch einen fairen Zugang zur weltraumgestützten Infrastruktur zum Nutzen der Menschheit gewährleistet. Die Weltraumgemeinschaft könnte sicherlich von der Klimakrise lernen und unterschiedliche kulturelle Werte und Ansichten berücksichtigen», sagte Emmanuelle David, Executive Director des EPFL Space Center.
Dunkler und ruhiger Himmel
Als Antwort auf die Herausforderung, die Zehntausende von Satelliten am Himmel darstellen, wurde 2022 offiziell das Zentrum der Internationalen Astronomischen Union zum Schutz des dunklen und ruhigen Himmels vor Störungen durch Satellitenkonstellationen gegründet. Im selben Jahr legten die IAU, die SKAO und die Europäische Südsternwarte (ESO) dem Ausschuss der Vereinten Nationen für die friedliche Nutzung des Weltraums (COPUOS) zum ersten Mal ein Papier zur Diskussion vor.
Es war das erste Mal, dass der Schutz des stillen Himmels und der dunklen Erde als offizieller Tagesordnungspunkt bei den Vereinten Nationen eingebracht wurde. Sie ermutigt die internationale Gemeinschaft, die weltweiten astronomischen Beobachtungsmöglichkeiten vor störenden und schädlichen künstlichen Eingriffen zu schützen. Nun wurden Jean-Paul Kneib und Thomas Schildknetch von der Universität Bern von der Schweizer Regierung als Vertreter für die neu gegründete Group of Friends of the Dark & Quiet Skies for Science and Society nominiert. Die Gruppe wird unter der Schirmherrschaft der COPUOS tätig sein, um Expertenempfehlungen für die Abschwächung von Störungen der Astronomie durch Satelliten und große Satellitenkonstellationen zu erarbeiten.
«Wir müssen die Schäden erkennen, die durch die Ausweitung des künstlichen Lichts in der Nacht entstehen. Als Teil dieser Freundesgruppe wollen wir sicherstellen, dass die ‹Auswirkungen von Satellitenkonstellationen auf astronomische Einrichtungen› auf der Tagesordnung stehen, um die Probleme zu erörtern und sicherzustellen, dass sie zufriedenstellend gelöst oder gemildert werden», sagte Kneib.
Wenn Sie heute das Glück haben, eine schöne Sternennacht an einem abgelegenen Ort zu beobachten, werden Sie mehr Satelliten in der Umlaufbahn sehen als Sternschnuppen. Die berühmte Perlenkette von Starlink mag für einen Moment faszinierend sein, aber wollen wir ständig Hunderte von sich bewegenden Satelliten sehen, die von jedem Ort der Erde aus die Sterne überstrahlen? Ist der unberührte Nachthimmel ein Erbe der Menschheit?
«In Ermangelung bestehender Vorschriften sollten unsere Gesellschaften und nicht private Unternehmen darüber entscheiden, ob wir unseren dunklen und ruhigen Himmel als gemeinsame Ressource der Menschheit schützen», so Kneib abschliessend.
