Eine geplante Satellitenkonstellation bereitet Astronominnen und Astronomen große Sorgen. Anders als Satelliten, die Sonnenlicht reflektieren und dadurch unbeabsichtigt Lichtverschmutzung verursachen, sollen die Satelliten des US-Start-ups Reflect Orbital Lichtverschmutzung gezielt erzeugen.
Das Unternehmen wirbt mit „Sonnenlicht auf Abruf“: Spiegel sollen Sonnenlicht zur Erde lenken, damit Solarparks auch nach Sonnenuntergang weiterarbeiten können.
Den Anfang soll der 18 Meter große Testsatellit Earendil-1 machen, für dessen Start Reflect Orbital einen Antrag für 2026 eingereicht hat. Jüngsten Berichten zufolge sollen bis 2030 schließlich rund 4.000 Satelliten im Orbit folgen.
Wie gravierend wäre diese Lichtverschmutzung? Und noch wichtiger: Können die Satelliten von Reflect Orbital überhaupt wie angekündigt funktionieren?
Sonnenlicht umleiten
Ähnlich wie sich Sonnenlicht mit dem Zifferblatt einer Armbanduhr zu einem Lichtfleck reflektieren lässt, würden die Satelliten von Reflect Orbital Spiegel einsetzen, um Licht auf einen Bereich der Erdoberfläche zu richten.
Die Größenordnung ist allerdings völlig anders. Die Satelliten von Reflect Orbital sollen etwa 625 km über der Erde kreisen und langfristig Spiegel mit einem Durchmesser von 54 Metern tragen.
Reflektiert man Licht von einer Uhr auf eine nahe Wand, kann der Lichtfleck sehr hell sein. Trifft das reflektierte Licht dagegen auf eine weit entfernte Wand, wird der Fleck größer – und zugleich schwächer.
Der Grund dafür ist, dass die Sonne keine punktförmige Lichtquelle ist, sondern am Himmel einen Winkel von einem halben Grad einnimmt. Über große Entfernungen breitet sich ein von einem ebenen Spiegel zurückgeworfenes Sonnenlichtbündel deshalb in einem Winkel von einem halben Grad aus.
Was heißt das konkret? Nehmen wir einen Satelliten an, der Sonnenlicht über ungefähr 800 km reflektiert. Ein Satellit in 625 km Höhe befindet sich schließlich nicht immer direkt über dem Zielgebiet, sondern lenkt das Sonnenlicht in einem Winkel dorthin. Der beleuchtete Bereich am Boden hätte mindestens einen Durchmesser von 7 km.
Wegen der großen Entfernung und des halben Grad großen scheinbaren Sonnendurchmessers am Himmel könnten selbst ein gekrümmter Spiegel oder eine Linse das Sonnenlicht nicht auf einen kleineren Fleck bündeln.
Wäre dieses reflektierte Sonnenlicht hell oder schwach? Ein einzelner Satellit mit 54 Metern Größe wäre 15.000-mal lichtschwächer als die Mittagssonne, aber noch immer deutlich heller als der Vollmond.
Der Ballontest von Reflect Orbital
Im vergangenen Jahr veröffentlichte Reflect-Orbital-Gründer Ben Nowack ein kurzes Video, das einen Test mit dem „letzten Bauteil vor dem Schritt ins All“ zusammenfasste. Dabei handelte es sich um einen Reflektor, der von einem Heißluftballon getragen wurde.
Bei diesem Versuch lenkte ein flacher, quadratischer Spiegel mit einer Kantenlänge von etwa 2,5 Metern einen Lichtstrahl auf Solarmodule und Sensoren. In einem Durchgang maß das Team 516 Watt Licht pro Quadratmeter, während der Ballon 242 Meter entfernt war.
Zum Vergleich: Die Mittagssonne liefert ungefähr 1.000 Watt pro Quadratmeter. Mit 516 Watt pro Quadratmeter erreicht der Versuch also etwa die Hälfte dieses Werts – genug, um einen Nutzen zu haben.
Übertragen wir den Ballontest jedoch auf den Weltraum. Wie bereits erwähnt, müsste der Reflektor bei einem Abstand von 800 km zum Zielgebiet 6,5 km mal 6,5 km groß sein – also 42 Quadratkilometer umfassen. Einen derart riesigen Reflektor zu bauen, ist nicht praktikabel; der Ballontest hat daher deutliche Grenzen.
Was plant Reflect Orbital?
Der Plan von Reflect Orbital lautet: „Einfache Satelliten in der richtigen Konstellation, die auf bestehende Solarparks leuchten.“ Angestrebt werden lediglich 200 Watt pro Quadratmeter – 20 % der Mittagssonne.
Können kleinere Satelliten das leisten? Wenn ein einzelner Satellit mit 54 Metern Größe 15.000-mal schwächer als die Mittagssonne ist, wären 3.000 davon nötig, um 20 % der Mittagssonne zu erreichen. Das sind sehr viele Satelliten, um eine einzige Region zu beleuchten.
Hinzu kommt ein weiteres Problem: Satelliten in 625 km Höhe bewegen sich mit 7,5 Kilometern pro Sekunde. Damit bleibt ein Satellit einem bestimmten Ort höchstens 3,5 Minuten lang innerhalb eines Radius von 1.000 km nahe.
Mit 3.000 Satelliten ließen sich folglich nur einige Minuten Beleuchtung erzielen. Für auch nur eine Stunde wären weitere Tausende erforderlich.
An Ambition fehlt es Reflect Orbital nicht. In einem Interview brachte Nowack 250.000 Satelliten in 600 km hohen Umlaufbahnen ins Gespräch. Das wäre mehr als alle derzeit katalogisierten Satelliten und großen Weltraumschrottteile zusammen.
Trotzdem könnte diese gewaltige Konstellation unseren obigen Berechnungen zufolge höchstens 80 Orte gleichzeitig mit lediglich 20 % der Mittagssonne versorgen. Wegen bewölkten Wetters würden in der Praxis sogar noch weniger Orte beleuchtet.
Außerdem könnten die Satelliten aufgrund ihrer Höhe die meisten Standorte nur in der Nähe von Dämmerung und Morgengrauen beleuchten, wenn die Spiegel im niedrigen Erdorbit von Sonnenlicht getroffen werden.
Reflect Orbital ist sich dessen bewusst und plant deshalb, die Konstellation entlang der Tag-Nacht-Grenze in sonnensynchronen Umlaufbahnen um die Erde kreisen zu lassen. So sollen die Satelliten fortlaufend im Sonnenlicht bleiben.
Helle Lichter
Sind Satelliten mit Spiegeln also ein praktikabler Weg zu erschwinglichem Solarstrom in der Nacht? Wahrscheinlich nicht. Könnten sie verheerende Lichtverschmutzung auslösen? Unbedingt.
Am frühen Abend lassen sich Satelliten und Weltraumschrott schnell erkennen – obwohl sie nicht absichtlich besonders hell konstruiert sind. Sollte auch nur der Testsatellit nach dem Plan von Reflect Orbital funktionieren, würde er zeitweise deutlich heller als der Vollmond erscheinen.
Eine Konstellation solcher Spiegel wäre für die Astronomie verheerend und für Astronominnen und Astronomen gefährlich. Für Menschen, die durch ein Teleskop schauen, könnte die Oberfläche jedes Spiegels fast so hell wie die Sonnenoberfläche wirken und bleibende Augenschäden verursachen.
Die Lichtverschmutzung würde allen Menschen den Blick auf das Universum erschweren. Zudem ist bekannt, dass Lichtverschmutzung den Tagesrhythmus von Tieren beeinflusst.
Obwohl Reflect Orbital bestimmte Orte beleuchten will, würden die Lichtkegel der Satelliten beim Wechsel zwischen den Zielorten ebenfalls über die Erde streichen. Am Nachthimmel könnten Lichtblitze aufleuchten, die heller als der Mond sind.
Das Unternehmen antwortete The Conversation bis zum Redaktionsschluss nicht auf diese Bedenken. Gegenüber Bloomberg erklärte es jedoch diese Woche, Sonnenlicht auf eine Weise umzulenken, die „kurz, vorhersehbar und zielgerichtet“ sei; Observatorien würden gemieden, und die Positionen der Satelliten sollten mitgeteilt werden, damit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Arbeit planen können.
Die Folgen wären gravierend
Ob das Projekt von Reflect Orbital tatsächlich startet, bleibt abzuwarten. Das Unternehmen mag einen Testsatelliten ins All bringen, doch bis zu 250.000 riesigen Spiegeln, die ständig um die Erde kreisen und einige Solarparks täglich ein paar zusätzliche Stunden am Laufen halten, ist es ein weiter Weg.
Dennoch sollte man dieses Projekt im Blick behalten. Ein Erfolg hätte für Astronominnen und Astronomen – ebenso wie für alle anderen Menschen, die einen dunklen Nachthimmel schätzen – gravierende Folgen.
Michael J. I. Brown, außerordentlicher Professor für Astronomie, Monash University, und Matthew Kenworthy, außerordentlicher Professor für Astronomie, Universität Leiden
Dieser Artikel wird unter einer Creative-Commons-Lizenz von The Conversation erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.
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