Trümmerteile von Satelliten, die den Erdboden erreichen, können radioaktive oder andere giftige Stoffe enthalten: Schwermetalle oder Überreste kleiner Kernreaktoren zur Energieversorgung sowie von Treibstoffen oder Batterien. Die Suche nach solchen Trümmern gestaltet sich schwierig, wenn die genaue Flugbahn und damit auch die Absturzstelle unbekannt sind. Die Trümmer können dann nicht eingesammelt werden.

Problematisch war etwa der Absturz der russischen Raumsonde »Mars 96«. Nach dem Start im November 1996 trat sie aufgrund einer Panne einen Tag später wieder in die Erdatmosphäre ein. Sie hatte mehrere radioaktive Energiequellen an Bord. Damals vermutete man, die Überreste seien ins Meer gestürzt. Doch drei Jahre später stießen Forscher auf einem Gletscher in Chile auf radioaktives Plutonium, das wahrscheinlich von der Marssonde stammt.

Benjamin Fernando von der Johns Hopkins University in Baltimore und Constantinos Charalambous vom Imperial College London haben nun eine überraschende Möglichkeit gefunden, um Satellitenüberreste auf der Erde zu lokalisieren. Sie nutzten dafür ein Netzwerk aus Seismometern, die feine Vibrationen im Erdboden erfassen.

Absturz des chinesischen Orbitalmoduls Shenzhou-15 untersucht

Mehr als 10.000 aktive Satelliten umkreisen derzeit die Erde. Bis Ende des Jahrzehnts könnte ihre Zahl auf das Drei- bis Zehnfache anwachsen. Damit dürfte auch die Zahl jener Satelliten steigen, die durch Fehlfunktionen oder das planmäßige Ende ihrer Betriebszeit zur Erde stürzen. Im vergangenen Jahr seien viele Satelliten in die Atmosphäre eingetreten, »aber wir wissen nicht, ob sie in Stücke zerbrochen sind, ob sie in der Atmosphäre verbrannt sind oder ob sie den Boden erreicht haben«, erklärt Fernando.

Er und sein Kollege Charalambous haben den Absturz des chinesischen Orbitalmoduls Shenzhou-15 untersucht, wie sie im Fachblatt »Science« berichten . Dieses 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 Raumfahrern als zusätzlicher Wohn‑ und Arbeitsraum diente. Nach der Rückkehr der Taikonauten zur Erde blieb das Modul im All und trat am 2. April 2024 unkontrolliert in die Erdatmosphäre ein.

Überreste gingen 30 Kilometer südlich der vermuteten Stelle nieder

Um herauszufinden, wo auf der Erde die Trümmer landeten, nutzten die Forscher aus, dass sich Weltraumschrott beim Wiedereintritt mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit bewegt und die Teile deshalb eine Stoßwelle erzeugen, die am Erdboden als Überschallknall hörbar ist.

Diese Stoßwelle versetzt den Erdboden leicht in Schwingungen, und diese geringfügigen Vibrationen lassen sich mit Seismometern messen. Weltweit dienen Zehntausende von Seismometern der Überwachung von Erdbeben und anderen geophysikalischen Ereignissen.

Die Forscher werteten öffentlich zugängliche Daten von 127 Seismometern im südlichen Kalifornien aus, um die Flugbahn des 1,5 Tonnen schweren Moduls von Shenzhou-15 zu rekonstruieren. Demnach zog das Orbitalmodul seine Bahn mit 25- bis 30-facher Schallgeschwindigkeit in Richtung Nordwest über Santa Barbara und Las Vegas – mehr als 50 Kilometer nördlich der damals vom U.S. Space Command vorhergesagten Bahn.

Der Verlauf der Bodenschwingungen zeige, dass das Modul in der Atmosphäre sukzessive in kleine Teile zerbrochen sei, berichtet das Forscherduo. Niedergegangen seien die Überreste etwa 30 Kilometer südlich des Ortes, der prognostiziert worden war.