Wissenschaft – Wie massiv Raketenstarts Atmosphäre und Klima belasten – Wissen

London (dpa) – Der Europäischen Weltraumorganisation Esa ist gerade ein deutlich aufgestocktes Dreijahresbudget zugesprochen worden. Es soll zahlreiche Weltraumprojekte finanzieren – darunter auch Raketenstarts. Was bisher oft übersehen wurde: Raumfahrtraketen haben einen größeren Einfluss auf das Klima als oft angenommen.

Sie produzieren schädliche Stickoxide, tragen zum Abbau der Ozonschicht bei und beschleunigen die Erderwärmung. Der Umfang einer solchen Raumfahrt ist noch gering, aber Wissenschaftler erwarten ein enormes Wachstum auch durch den aufkommenden Weltraumtourismus, der von Space-X, Blue Origin und Virgin Galactic geplant wird.

„Klimaschädlich und reine Ressourcenverschwendung“

„Solche Raumflüge sind schlecht fürs Klima und reine Ressourcenverschwendung, nur weil ein paar Reiche darin ein Statussymbol gesehen haben“, sagt Knud Jahnke vom Max-Planck-Institut (MPI) Heidelberger Institut für Astronomie. Eine Arbeitsgruppe um Robert Ryan vom University College London hat errechnet, dass drei Jahre Raumfahrt ausreichen könnten, um doppelt so viele klimaschädliche Emissionen zu produzieren wie alle wissenschaftlichen Weltraummissionen.

„Raketenstarts werden routinemäßig mit Treibhausgas- und Luftverschmutzungsemissionen der Flugzeugindustrie verglichen, was unsere Arbeit zeigt, ist falsch“, erklärt Co-Autorin Eloise Marais vom University College. Die Simulationen zeigten, dass Rußpartikel aus in der Stratosphäre verbranntem Treibstoff die Erde etwa 500-mal effizienter erwärmen als in Bodennähe. Obwohl Raketen nur 0,02 Prozent der globalen Rußemissionen ausmachen, sind sie bereits für sechs Prozent der durch Ruß verursachten globalen Erwärmung verantwortlich.

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Raumfahrt erhöht den Ozonabbau

Wissenschaftler kritisieren auch die Wirkung von Raketenstarts, den Absturz verbrannter Raketenstufen und die Rückkehr von Raumfahrzeugen in die Ozonschicht, die die Erde vor aggressiver ultravioletter Strahlung der Sonne schützt. Eine verstärkte Raumfahrt würde die Ozonverluste über der Arktis stark erhöhen. „Der einzige Teil der Atmosphäre, der unter dem Montrealer Protokoll eine starke Ozonerholung zeigt, ist die obere Stratosphäre“, sagte Ryan. “Und sie sind diejenigen, die am meisten unter den Auswirkungen von Raketenabwürfen leiden.”

Ioannis Kokkinakis und Dimitris Drikakis von der Universität Nikosia auf Zypern haben sich den Auspuff der Rakete genauer angesehen. Die Wirkung von Verbrennungsprodukten ändert sich je nach Höhenlage deutlich, wie Forscher im Fachblatt Physics of Fluids berichten. Weil sich die chemische Zusammensetzung der Luft ändert, vor allem aber weil die Dichte enorm abnimmt. In 70 Kilometern Höhe stößt eine moderne Rakete auf einem Kilometer Flug so viel Kohlendioxid (CO2) aus, wie 26 Kubikkilometer Luft in dieser Höhe enthalten.

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Stickoxide sind gesundheitsschädlich

Auch in zehn Kilometern Höhe hält der höhere Luftdruck das Auspuffrohr der Rakete zusammen und damit heiß, sodass sich Stickoxide (Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid) bilden können. Die Menge an Stickoxiden in der Raketenbahn ist so hoch, dass sie für die menschliche Gesundheit schädlich wäre. „Wir hoffen, dass kommerzielle Fluggesellschaften wie SpaceX, Virgin Galactic und Blue Origin und die mit ihnen verbundenen Triebwerkshersteller diese Auswirkungen bei zukünftigen Entwürfen berücksichtigen werden“, sagte Drikakis.

Obwohl der Treibhausgas-Fußabdruck der wissenschaftlichen Raumfahrt überschaubar ist, denken immer mehr Astronomen darüber nach, wie sie ihre Forschung klimafreundlicher gestalten können. In einer in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie untersuchten Forscher um Jürgen Knödlseder von der Universität Toulouse den CO2-Fußabdruck, den astronomische Forschungsinfrastruktur hinterlässt.

Sie schätzen, dass die durch die Aktivitäten der Astronomen in die Atmosphäre freigesetzte Menge an Treibhausgasen etwa 20,3 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente pro Jahr beträgt – das Treibhauspotenzial anderer Gase wie Methan wird in das Potenzial von Kohlendioxid umgerechnet. Auf einzelne Astronomen hochgerechnet sind das 36,6 Tonnen CO2-Äquivalent. Bedenkt man, dass die Natur der Erde laut Experten nur etwa zwei Tonnen Kohlendioxid pro Person und Jahr kompensieren kann, liegt die Astronomie derzeit beim 18-fachen.

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Die Corona-Pandemie hat Alternativen aufgezeigt

MPI-Forscher Jahnke und seine Kollegen haben den CO2-Fußabdruck seines Instituts ermittelt. Für 2018 gab er einen Wert von 18,1 Tonnen CO2-Äquivalent pro Astronom an. Fast die Hälfte stammt von den mehr als 1.000 Dienstflügen, die er und seine Kollegen in diesem Jahr absolviert haben. „Wir sind eine kleine Wissenschaftsgemeinschaft und müssen international kooperieren“, begründet Jahnke die große Zahl der Flüge. Die Corona-Pandemie hat jedoch gezeigt, dass viele Präsenzmeetings durch Videokonferenzen ersetzt werden können.

Weitere wichtige Aspekte der Klimabilanz des Instituts sind laut Jahnke der Stromverbrauch, insbesondere in Supercomputer-Berechnungen, und die Beheizung von Gebäuden. „Gut, dass wir jetzt diese Zahlen haben, denn nur was messbar ist, lässt sich auch managen.“

© dpa-infocom, dpa:221124-99-640554/2

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