Überschallknall verrät Weltraumtrümmer

Immer mehr Satelliten stürzen aus dem Weltraum auf die Erde herab. Dabei verglühen nicht alle Weltraumtrümmer vollständig in der Atmosphäre – auch größere Teile erreichen den Erdboden und können giftige oder radioaktive Stoffe enthalten. Doch die Suche nach den Trümmern gestaltet sich oft schwierig, da die genaue Absturzstelle unbekannt ist. Im Fachblatt „Science“ präsentieren zwei Forscher nun ein neues Verfahren, um den Ort des Aufpralls zu bestimmen. Am Beispiel des chinesischen Orbital-Moduls Shenzhou-15 ist es ihnen gelungen, den Verlauf des Wiedereintritts mithilfe von Erdbebensensoren nachzuverfolgen. Die Messdaten liefern nicht nur Flugbahn und Ort des Einschlags, sondern zeigen auch den Zerfall des Moduls in der Atmosphäre.

Shenzhou-15 war im November 2022 mit drei Astronauten an Bord zur Raumstation Tiangong gestartet. Neben der Raumkapsel und dem Servicemodul gehörte zu Shenzhou-15 auch ein großes Orbitalmodul, das den Astronauten als zusätzlicher Wohn‑ und Arbeitsraum diente. Nach der Rückkehr der Astronauten zur Erde verblieb das Orbitalmodul im All und trat am 2. April 2024 unkontrolliert in die Erdatmosphäre ein.

Seismische Daten verraten Weltraumtrümmer

Um die Flugbahn des herabstürzenden, 1,5 Tonnen schweren Moduls zu rekonstruieren, haben Benjamin Fernando von der Johns Hopkins University in Baltimore und Constantinos Charalambous vom Imperial College in London öffentlich zugängliche Daten von 127 Seismometern im südlichen Kalifornien ausgewertet. Denn Weltraumtrümmer bewegen sich beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit und erzeugen deshalb eine Stoßwelle, die am Erdboden als Überschallknall hörbar ist. Diese Stoßwelle versetzt den Erdboden leicht in Schwingungen – und diese leichten Vibrationen werden von den Seismometern registriert.

Aus den Daten konnten die Forschenden ermitteln, dass das Orbitalmodul seine Bahn mit 25- bis 30-facher Schallgeschwindigkeit über Santa Barbara und Las Vegas zog – über 50 Kilometer nördlich von der vom U.S. Space Command vorhergesagten Bahn. Der Verlauf der Bodenschwingungen zeige laut Benjamin Fernando und Constantinos Charalambous auch, dass das Modul in der Atmosphäre sukzessive in kleine Teile zerbrochen sei.

Weltweit dienen Zehntausende von Seismometern der Überwachung von Erdbeben und anderer geophysikalischer Ereignisse. Die aktuelle Analyse zeigt nun, wie sich diese Instrumente auch zur raschen Ortung herabstürzender Weltraumtrümmer nutzen lassen. „Die Unfähigkeit, herabstürzende Raumfahrzeuge zuverlässig zu verfolgen, verhindert derzeit schnelle Reaktionen auf unkontrollierte Wiedereintritte“, betonen die Forschenden. Die Nutzung der seismischen Daten könne das Auffinden von potenziell gefährlichen Trümmern erheblich beschleunigen.