Kürzlich sorgte die Artemis-Mission der NASA wieder einmal für erhebliche Diskussionen über unsere Zukunft im All. Heute träumen Sci-Fi fans, wie Elon Musk, noch von einer Menschen-Kolonie auf dem Mars. Dennoch könnte Weltraumtourismus schon innerhalb einiger Jahre einen Urlaub auf dem Mars bedeuten. Seit dem Beginn des „Space Race” und den ersten Apollo-Missionen Mitte des 20ten Jahrhunderts, hat sich die Menschheit drastisch verändert. Damals dachte man noch kaum über den Klimawandel nach und welchen ökologischen Fußabdruck Weltraumflüge eigentlich hinterlassen.

In diesem Artikel befassen wir uns mit den C02 Emissionen der Raumfahrt und den Auswirkungen des Weltraumtourismus. Wie groß ist der Schadstoff-Ausstoß beim Start einer Mission? Wie beeinträchtigen unsere Weltraum-Aktivitäten unser Erdklima? Welchen Preis zahlt unsere Umwelt dafür, dass Milliardäre vermehrt unseren Planeten verlassen? Wie viel CO2-Ausstoß verursachen Weltraum-Touristen wie Jeff Bezos und gibt es so etwas wie Grüne Raumfahrt?

Wie klimaschädlich sind Raumfahrt und Rakete?

Raketen-Emissionen: Treibstoff und Antrieb

Bei den CO2 Bilanzen eines Raketenflugs gibt es große Unterschiede. Die Falcon-9 Rakete von Elon Musk s Unternehmen SpaceX verwendet flüssige Treibstoffe mit Sauerstoff (LOX) und Kerosin RP-1. Berechnungen zufolge werden etwa 540 Tonnen CO2-Äquivalent beim Start erzeugt. Die amerikanische Delta IV Heavy hingegen, wird durch Wasserstoff betrieben und produziert daher fast kein Kohlendioxid und Ruß. Auf ihren wissenschaftlichen Missionen im Orbit der Erde produziert sie jedoch mehr als 600 Tonnen Wasserdampf.

Im Gegensatz zu Wasserstoff-Antrieben sind Feststoffraketen oft umweltschädlicher und produzieren zusätzlich Salzsäure und Aluminiumoxid. Das Space Shuttle verwendete Festtreibstoff-Booster, um Astronauten zur ISS zu befördern und produzierte damit fast 450 Tonnen CO2 und 1,000 Tonnen Wasserdampf, mehr als 4 Tonnen Ruß, 250 Tonnen Chlor und 350 Tonnen Aluminium. Noch stärker wirken sich stickstoffhaltige Antriebsstoffe auf unsere Umwelt aus. Raketen, wie die Virgin Galactic VSS Unity führen nicht nur in der Ozonschicht zu Schäden, sondern tragen auch auf der Erde zur Luftverschmutzung bei.

Wie klimaschädlich ist ein Raketenstart?

Um der Anziehungskraft der Erde zu entkommen und die nötige Geschwindigkeit in einer stabilen Umlaufbahn um unseren Planeten zu bleiben, benötigt man eine immense Energie.

Beim Start einer Rakete explodieren innerhalb weniger Sekunden mehrere Tonnen Treibstoff in den Triebwerken. Die freigewordene Verbrennungsenergie wird dann in Bewegungsenergie umgewandelt. Bei einem solchen Kraftaufwand und Treibstoffverbrauch stellt sich die Frage, wie schneidet die Raumfahrt bei der CO2-Bilanz ab?

CO2-Bilanz: Raketenstarts

Im Gegensatz zum Luftverkehr sind die Rolle der Raumfahrt beim Thema Klimawandel vernachlässigbar. Insgesamt werden durch Flüge weltweit etwa 900 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr ausgestoßen, bei Raketenstarts entstehen derzeit nur 22.000 Tonnen CO2 jährlich.

Bei einem Raketenstart werden überwiegend Wasserdampf, Kohlendioxid und Ruß in die Erdatmosphäre abgestoßen. Die Emissionen allein sind aber nicht ausreichend, um die Auswirkungen eines Raketenstarts auf die Umwelt zu berechnen. Denn die Effizienz von Fahrzeugen in Abhängigkeit zur Nutzlast spielt hier eine große Rolle. Für die Einschätzung der Klimabilanz vergleicht man deshalb den Ausstoß mit dem Gewicht der Nutzlast (bzw. der Zahl der transportierten Passagiere).

Bei einem Raketenflug zu einem bestimmten Orbit der Erde werden Schadstoffe über mehrere Atmosphärenschichten ausgestoßen. In höheren Schichten bleiben die Stoffe länger in den betroffenen Regionen – mit beträchtlichen Folgen für unseren Planeten: CO2 Emissionen in der oberen Atmosphäre bleiben dort bis zu 120 Jahre. Auch der von einem Raumschiff in die Mesosphäre und Ionosphäre abgegebene Wasserdampf kann zum Beispiel hohe Wolken bilden, die das Klima langfristig beeinträchtigen können.

Dazu kommen noch etliche andere Treibhausgase – Alleine im Jahr 2018 wurden bei Raketenstarts etwa 225 Tonnen an Rußpartikeln und 1,400 Tonnen Aluminium-Partikel durch Feststoffraketen in die Stratosphäre abgegeben.

Rußpartikelemissionen sind in erster Linie für niedrige Atmosphärenschichten klimaschädlich. In der Stratosphäre können sie jedoch die Wärme der Sonne absorbieren. Dadurch erwärmt sich zwar die Sphäre, aber darunter liegende Atmosphärenschichten kühlen sich ab.

„Weiße“ Aluminiumpartikel können auch die Strahlung der Sonne reflektieren. Diese Teilchen verweilen bis zu 4 Jahren in den oberen Atmosphärenschichten und kühlen die darunter liegenden Schichten und die Erdoberfläche. Zudem wirken sich diese Partikel negativ auf unsere Ozonschicht aus. Der Kühleffekt ist nicht zu vernachlässigen, denn er ist Schätzungen zufolge etwa genauso groß wie der Wärmeeffekt der Kohlenstoffdioxid-Emissionen der gesamten Luftfahrt.

Wie viel verbraucht eine Rakete?

Wie viel ein Raumschiff verbraucht, hängt wie beim Auto sehr von der Machart und dem verwendeten Treibstoff ab. Durchschnittlich werden bei Raketenstarts etwa 112.184 kg hoch verarbeitetes Kerosin verbrannt und verursachen eine Belastung der Atmosphäre von 336 Tonnen. Damit werden bei einem Start so viele Abgase ausgestoßen wie 395 transatlantische Flüge mit 850 kg pro Flug verursachen. Die Herstellung der Treibstoffe wurde hier nicht berücksichtigt.

Die Space X-Rakete Falcon-9 stößt pro Start etwa 640 Tonnen aus. Bei den vom Elon Musk s Raumfahrtunternehmen geplanten 1.000 Starts würden pro Jahr 640.000 Tonnen an CO2-Emissionen erzeugt.

Was macht die Raumfahrt mit der Erde?

Es gibt heute kaum Daten über die Langzeit-Konsequenzen von Raketenstarts auf das Klima. Vor allem die Rußpartikel, die zum Beispiel von der SpaceX Falcon 9 abgegeben werden, könnten einen größeren Einfluss auf das Klima haben. So bilden Rußpartikel laut Nasa-Bericht in 40 km Höhe dünne Wolken, die die Temperaturen in der Atmosphäre oder auf der Erdoberfläche beeinflussen könnten.

Zwar wird die Erdoberfläche dadurch tatsächlich etwas kühler, jedoch erwärmt sich die Stratosphäre und fördert Prozesse, die die Ozonschicht auflösen. Den Kühleffekt der Aluminium- und Rußpartikel aktiv zu nutzen, um der Klimaerwärmung entgegenzusteuern, birgt noch enorme Risiken. Mit zunehmender Zahl der Raketenstarts in Zukunft muss dieser Bereich noch besser erforscht werden.

Wie schädlich ist Weltraumtourismus?

Weltraumtourismus: In Zukunft soll ein Möchtegern-Astronaut sich für 450,000 Dollar mit Virgin Galactic einen Flug ins All ermöglichen können. Für jeden einzelnen Passagier im Weltraumtourismus ist nicht nur die Kosten, sondern auch der Kohlendioxid-Fußabdruck enorm. Raumfahrtunternehmen der Milliardäre wie Elon Musk ’s Space X oder Blue Origin von Jeff Bezos bieten die Weltraum-Flüge schon heute für die Superreichen an. Unternehmen wie Virgin Galactic werben hier mit knapp zehn Minuten Schwerelosigkeit im All.

Die Space X Mission „Inspiration 4“ bestand aus einer vierköpfigen Crew aus Privatleuten und emittierte laut Berechnungen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) etwa 380 Tonnen CO2. Das ergibt pro Weltraumtourist einen Ausstoß wie 100 Transatlantikflüge von Europa nach New York. Zum Vergleich: Die jährliche Pro-Kopf-Ausstoß liegt in Deutschland bei etwa 10 Tonnen.

In Zukunft werden sich die Zahlen der Raketenstarts noch um einiges vervielfachen. Das Raumfahrtunternehmen Virgin Galactic plant um die 400 Starts jährlich, Elon Musk und Jeff Bezos haben dazu noch keine genauen Planungen vorgelegt. Zu lukrativem Weltraumtourismus, der Menschen ins All befördert, kommen noch private Satelliten-Projekte, wie Starlink von Elon Musk, die für weltweites Internet tausende Satelliten in den Orbit bringen. Hier geraten die Raumfahrtunternehmen oft in die Kritik: Denn so wie Touristen auf der Erde, verursacht ein Weltraumtourist auch Müll in unserer Umlaufbahn. Mit vermehrter Nutzung von Raketen wird auch Weltraumschrott ein zunehmendes Problem.

Gibt es grüne Raumfahrt?

Sind wiederverwendbare Raketen die Zukunft? Die Blue Origin-Kapsel mit Bezos und drei weiteren Menschen kam nach dem Flug wieder heil auf der Erde zurück. Ebenso ist die Falcon 9 von SpaceX zumindest teilweise wiederverwendbar. Mit solchen Entwicklungen können einige Raketenstufen mehr als eine Mission ausführen.

Bei einer SpaceX Falcon-9 ist zwar nur die erste Stufe (meist) wiederverwendbar, aber insgesamt wirkt sich dies positiv auf die Bilanz aus. Nach dem heutigen Stand ist dies aber noch lange nicht ausreichend, um Weltraum-reisen umweltfreundlich zu machen.

Artemis: Warum fliegen wir überhaupt zurück zum Mond?

Am 29. August 2022 hätte es losgehen sollen: Die NASA-Mission Artemis soll nach fast 50 Jahren Menschen wieder auf den Mond bringen. Beim geplanten Start der Mission gab es jedoch mehrfach Probleme, sodass der Termin ein weiteres Mal verschoben wurde.

Im Gegensatz zu früheren Missionen will die NASA nun ein den Aufbau eines Camps auf dem Mond leiten und eine Raumstation in seine Umlaufbahn bringen. Die Besatzung soll dann auch erstmals aus Frauen und nicht-weißen Männern bestehen. Astronauten sollen samt Fahrzeugen und Raumstation auf dem Erdtrabanten bleiben und von dort den Weltraum weiter erforschen. Viele sind der Meinung, dass die Artemis Missionen das Sprungbrett zum nächsten großen Ziel im All, dem Mars, sein werden.🌱