Die Raketenindustrie nimmt in den vergangenen Jahren stark zu. Welche Auswirkungen Raketenstarts auf das Klima haben, ist schwierig zu beurteilen, da die Effekte sehr komplex sind und bisher wenig darüber geforscht wurde. Wie viel Tonnen CO2 stößt eine Rakete bei einem Start aus? Wie wirken sich die Treibhausgase auf die Umwelt aus?
Die Strecke in den niedrigsten Erdorbit beträgt zwar nur etwa 150 km, um jedoch der Anziehungskraft der Erde zu entkommen und die nötige Geschwindigkeit zu erreichen, um in einer stabilen Umlaufbahn zu bleiben, benötigt man eine immense Energie. Raketentriebwerke kann man sich so vorstellen, als ob ein Motor mehrere Minuten lang kontrolliert in eine Richtung “explodiert” bis die 10-fache Geschwindigkeit einer Gewehrkugel erreicht wird. Im Endeffekt macht ein Auto etwas ähnliches: Der Treibstoff explodiert und wandelt die freigewordene Energie in Bewegungsenergie um (in diesem Fall in die Drehbewegung der Räder). Jedoch verbrennt eine Rakete in wenigen Sekunden mehrere Tonnen an Masse. Bei dieser Dimension an Kraftaufwand und Treibstoffverbrauch stellt sich die Frage, wie groß die Umweltbelastung solcher Projekte ist.
Der Prozess eines Raketenstarts hat trotzdem große Unterschiede zum Antrieb eines Autos. Beispielsweise verwendet man nicht Benzin oder Diesel als Treibstoff. Beim Auto wird das Oxidationsmittel (Sauerstoff) einfach aus der Luft gesaugt. Eine Rakete sollte im Vakuum noch funktionieren, daher wird der Brennstoff gemeinsam mit dem Oxidator transportiert. Dabei gibt es eine größere Auswahl an Brennstoffen und Oxidatoren. Welchen Treibstoff man verwendet hängt dann oft von der Effizienz, den Kosten und der Herstellung ab. Durch die große Auswahl gibt es natürlich auch verschiedene Abgase. Im häufigsten Fall stoßen Raketen überwiegend Wasserdampf, CO2 und Ruß aus. Feststoffraketen sind oft umweltschädlicher und produzieren zusätzlich Salzsäure und Aluminiumoxid (das die Ozonschicht zerstört), jedoch besitzen sie viel mehr Schubenergie.
Zahlen im Überblick
Eine Falcon 9 Rakete verwendet den Raketentreibstoff RP-1 (ähnlich wie Kerosin) und produziert beim Start mehr als 400 Tonnen an CO2, etwa 150 Tonnen Wasserdampf und 30 Tonnen Ruß. Man muss auch beachten, dass die wiederverwendbaren Raketen von SpaceX beim Landen auch ihre Raketentriebwerke verwenden, wogegen die Raketenstufen anderer Raketen einfach abgeworfen werden. Eine Delta IV Heavy Rakete verwendet Wasserstoff, produziert daher fast kein CO2 und Ruß, jedoch mehr als 600 Tonnen Wasserdampf (Wasserdampf ist ein natürliches Treibhausgas, das sehr stark zur Erderwärmung beiträgt). Das Space Shuttle verwendete Festtreibstoff-Booster und produzierte fast 450 Tonnen CO2 und 1,000 Tonnen Wasserdampf, mehr als 4 Tonnen Ruß, 250 Tonnen Chlor und 350 Tonnen Aluminium.
Diese Zahlen alleine reichen jedoch nicht aus, um die Umweltbelastung korrekt festzustellen. Jede Rakete hat eine gewisse Effizienz in Abhängigkeit zur Nutzlast. Pro transportiertem Kilo wird eine andere Menge an Treibstoff verbraucht und Treibhausgase ausgestoßen. Das heißt um korrekt zu sein vergleicht man die Emission mit dem Gewicht der Nutzlast (oder zur Zahl der transportierten Passagiere).
Ausstoß über mehrere Atmosphärenschichten
Es gibt einen weiteren interessanten Aspekt, der Emissionen von Raketen einzigartig macht: Die Raketentriebwerke sind so lange aktiv, bis der gewünschte Orbit erreicht wurde. Das bedeutet, die Schadstoffe werden über mehrere Atmosphärenschichten ausgestoßen, was wichtige klimatologische Auswirkungen hat. Stoffe in höheren Schichten bleiben länger in den betroffenen Regionen. Der Wasserdampf in der Mesosphäre und Ionosphäre verursacht hohe Wolken, was bei häufigeren Raketenstarts bemerkbare Folgen haben könnte. Alleine im Jahr 2018 wurden durch Kohlenstoff produzierende Raketenstarts etwa 225 Tonnen an Rußpartikel in die Stratosphäre, bei Feststoffraketen 1,400 Tonnen Aluminium-Partikel abgegeben.
Zwar sind Rußpartikel bekannterweise klimaschädlich, jedoch gilt das hauptsächlich für niedrige Atmosphärenschichten. Wie bei Vulkanausbrüchen absorbieren Rußpartikel in der Stratosphäre die Wärme der Sonne. Dadurch erwärmt sich zwar die Stratosphäre, jedoch werden darunter liegende Atmosphärenschichten kühler. Aluminiumpartikel sind „weiße“ Partikel, die die Strahlung der Sonne reflektieren. Diese Teilchen bleiben bis zu 4 Jahren in diesen Atmosphärenschichten und kühlen die darunter liegenden Schichten und die Erdoberfläche.
Der Kühleffekt ist nicht gering: Es wird geschätzt, dass der Kühleffekt dieser von Raketen ausgestoßenen Partikel etwa genau so groß ist, wie der Wärmeeffekt der CO2-Emmissionen der gesamten Luftfahrt. Diese Annahme ist jedoch etwas spekulativ und wurde nicht mit komplexeren Modellen bestätigt. Außerdem haben die Erwärmung der Stratosphäre und die Aluminiumpartikel einen negatievn Effekt auf die Ozonschicht. Die Auswirkungen auf andere Klima-Faktoren sind noch größtenteils unbekannt.
Im Vergleich
Eine Rakete mag zwar äußerst viel Treibhausgase produzieren, wenn man jedoch die Menge der Raketenstarts betrachtet (2018 waren es 114 Starts), ist die gesamte Umweltbelastung nur ein äußerst kleiner Bruchteil verglichen mit den globalen CO2-Emissionen. Die Häufigkeit der Raketenstarts beeinflusst das globale Klima und die Ozonschicht kaum. Die Zahl der Raketenstarts nimmt mit den fallenden Preisen der Raumfahrt und der Kommerzialisierung durch Privatunternehmen zu, um jedoch dieselbe Belastung wie in der Luftfahrt zu erreichen, müssten pro Tag tausende Raketen starten. Da die Auswirkungen von Raketenstarts auf das Klima relativ gering sind, wird der Bereich wissenschaftlich kaum überwacht. Die Konsequenzen von Raketenstarts auf das Klima sind größtenteils noch unerforscht. Den Kühleffekt aktiv zu nutzen, um der Klimaerwärmung entgegenzusteuern (Stichwort: Geoengineering), birgt Risiken und wirft ethische Fragen auf. Sollte die Zahl der Raketenstarts in Zukunft stärker zunehmen, sollte man diesen Bereich erforschen. Der gesamte Prozess der Herstellung der Rakete (inklusive des des Treibstoffs), bis sie auf der Startrampe steht, wurde nicht betrachtet. Hier sollen aber wiederverwendbare Raketen von großem Vorteil sein.
Student an der Uni Wien
Man kann kaum glauben, dass dieser Mist von einem Studenten verzapft wurde!
Wie haarspalterisch ist denn diese Diskussion? Mittlerweile spricht jeder davon, wie CO2-Emissionen reduziert werden können und hier soll die Umweltbelastung eines Raketenstarts, der allein der Belustigung dient, in Relation zur Nutzlast berechnet werden.
Raketenstarts, die sich Superreiche leisten, nur um mal einige Minuten im Weltall zu verbringen und die Welt von oben zu betrachten, sind der umweltpolitische Supergau, weil absolut unnötig! Da muss und darf nicht auf die Nutzlast (einige wenige reiche Weltall-Touris) abgestellt werden.
Und wie sich Treibhausgase auf die Umwelt auswirken, kann mittlerweile fast schon jeder Grundschüler herunterbeten und hier denkt der Autor allen ernstes darüber nach, ob Raketenstarts mit den beschriebenen Emissionen die Umwelt wirklich so schwer belasten…
Da frage ich mich wirklich, in welch geistiger Umnachtung dieser Artikel geschrieben wurde! Unfassbar!
Vielen Dank für die Kritik! Wir würden dich aber bitten, in Zukunft höflich zu bleiben, wenn du Kommentare verfasst. Der Autor gibt hier nicht seine Meinung wieder, sondern bezieht sich auf Fakten, um zu erklären, wie stark die Umweltbelastungen bei Raketenstarts sind. Dass Weltraumtourismus an sich hinterfragt werden kann, ist eine andere Debatte 🙂 Liebe Grüße, dein wolfgang Team
Da es bei der Klimakatastrophe [Klimawandel = Verharmlosung] um die Existenz der Spezies geht, also um unser aller physisches Überleben in den nächsten Jahrzehnten, ist – so sehr ich die „Sachlichkeit“ des Autors würdigen möchte, die leidenschaftliche Entgeisterung von Anna sowohl nachvollziehbar als auch angemessen. Tatsächlich haben wir (wieder mal) uns noch garnicht richtig angesehen, was wir mit unseren Raketenstarts in der Atmosphäre anrichten. Wir stümpern mal wieder drauflos und überlassen die Konsequenzen unseren Kindern. Und selbst das ist ein Realitätsverlust, denn alle unter 50 werden existenziell mit den Konsequenzen konfrontiert werden. Das sind Fakten: 1,5°C wird 2022 erreicht, die 50°C-Grenze wurde in Europa dieses Jahr durchbrochen, die 60°C-Grenze werden wir in Europa voraussichtlich zwischen 2050 und 2060 durchbrechen. Zu diesem Zeitpunkt werden alle Gletscher weg sein, das Nordpolarmeer eisfrei und in Europa wird ca. 80% des Waldes verloren sein. Und das ist kaum noch abzuwenden, weil selbst radikale Änderungen sofort ja erst in ca. 30 Jahren überhaupt klimawirksam werden. Denn das, was diese Entwicklung vorantreiben wird, haben wir in diesem Moment bereits in die Luft geblasen. Der Stanford-Professor Jack Alpert (Direktor Stanford-MAHB, SKIL) geht 2100 von 600 Mio Überlebenden aus. Ich bin da als Bewusstseinsforscher noch „optimistischer“, ich habe meine Voraussage auf Grund der beschleunigten Faktenentwicklung von 2 auf 3 Milliarden Klimatote 2100 korrigiert. Ihr findet das zynisch? Ich finde es, wie Anna, zynisch, wenn man kurz vor dem Aussterben der eigenen Art die bodenlose Dekadenz irrer Milliardäre legitimiert, nur weil man ein naiver Technik und Raumfahrt-Nerd ist und ansonsten von der Wirklichkeit wenig mitbekommt. Ich bin durchaus bereit, einen Unterschied zwischen Raumfahrt zum grundlagenforschenden Verständnis des Universums, die Überwachung unseres eigenen Planeten oder der planetaren Gefahrenabwehr (Meteoriten etc.) zu machen im Verhältnis zu sinnbefreitem Tourismus für Superreiche, weil die 500 Mio-Yacht als Kick nicht mehr reicht! Ganz im Ernst Leute, Ihr seid nicht wach und Ihr habt nicht die Fakten auf´m Schirm, sondern einen virtuellen öffentlichen Diskurs, der nicht nur 50 Jahre hinter der Zeit liegt, sondern der Euch einschläfern soll und es ganz offensichtlich auch tut – Ihr verschlaft so glatt noch Euren eigenen Tod. Ich bin auch grosser Raumfahrt-Fan – aber diese Unbedarftheit geht mir zu weit. (Ich hoffe, das war sachlich genug!)
Ich freue mich auf weitere Artikel dieses Autors: Das ist angenehm unaufgeregt geschrieben und gut zu lesen.Die Größenordnungen der Zahlen stimmen mit seriösen Quellen überein, also scheint es auch solide recherchiert zu sein.
Bitte mehr davon!
Der Autor schreibt :“ ist die gesamte Umweltbelastung nur ein äußerst kleiner Bruchteil verglichen mit den globalen CO2-Emissionen“
Diese Rechnung kann jedes Unternehmen, jeder Haushalt und jede Person für sich selber machen. Das Ergebnis wird immer das gleiche sein.
Ist das noch die korrekte Sichte der Dinge in der heutigen Zeit?
Danke Roger! Die Zeit von „nicht relevant“ ist leider lange vorbei!
In memorial to Horst Stern
Ich kann die Erregung bei den Kommentaren sehr gut verstehen. So wie der Autor die Raketenstarts verharmlost. Nur weil es noch keine 1000 pro Tag sind sondern nur 114 in 2018 waren. Jedoch werden bei einem Start Hunderte von Tonnen Gase und Partikel auf dem ganzen Weg ausgestoßen. Wir er geschrieben hat, kann man bis heute nicht sagen wie es sich auswirkt. Gerade hier sollte die Menscheit anfangen diese Starts zu reduzieren statt zu erhöhen. Was nütze es uns, wenn wir in 10 Jahren wissen, dass das was wir gemacht haben, war falsch und schädlich war. Mit so einer Erkentniss sind wir dann in der Lage diese Sachen zu ändern geschweige denn Rückgängig zu machen? Nein, wir sind es nicht. Wir schaffen es nicht uns vom den Plastikmüll zubefreien. Nur weil Milladäre ein neues Geschäftsfeld entdeckt haben sollen wir zusehen wie die Umweld noch mehr belastet wird? Der mittellose Bürger muss sich einschränken und darf nur mit dem Fahhrad sich bewegen.
Also was im dem Bericht eindeutig fehlt sind die vielen Fragezeichen was wir nicht wissen und was somit die Rakentenstarts (hier muss man auch die militärischen Raketen betrachten) sehr bedenklich machen. Ganz gleich wieviele es zur Zeit sind.
Vielen Dank Anna, Roger, Andreas, ….
Ich bin Jahrgang `66. Seit ich Anfang der 90er „Die Grenzen des Wachstums“ gelesen habe überlege ich, wie unsere – meine – Generation ihren Beitrag leisten kann. Am 12.10.2001 habe ich die ersten Patente zur Beheizung, Kühlung und Speicherung von mit Solarthermie erzeugter Wärmeenergie eingereicht und an Firmen weiter gegeben die damit entsprechende Häuser bauen. CO2 Neutral, kostengünstig und langlebig.
Wenige Jahre später wurde das selbe Konzept für Bestandshäuser, ohne Fassadendämmung, umgesetzt. Statt 150kwh /qm und Jahr, 0 Emission. Und genau da kommen wir zum Punkt. Wenige sehr Wohlhabende stecken hier ihr Geld in ein Geschäftsmodell das die Umwelt zusätzlich belastet, Müll produziert und die soziale Spaltung voran treiben. Wenn dann aus dem Business ein Massengeschäft wird, steigt der Anspruch. Der Komfort nimmt mit der Anzahl der Starts zu, ebenso wie das Gewicht pro Person bei immer längeren Aufenthalten. Dann können wir nicht mehr zurück – wegen der vielen Arbeitsplätze, schlecht bezahlt im Nirgendwo.
Heute verursacht nur der Start 400.000 kg CO2. Ein unsaniertes Einfamilienhaus – und ich rede nicht von Plastik oder „ökologischem Dämmstoff*“ auf der Fassade – hat einen Ausstoß von ca. 5.000 kg / Jahr.
Wer kennt das CO2 äquivalent von Wasserstoff? Bitte zu den 400.000 kg dazu und durch 5.000 kg dividieren. Jetzt frage ich allen ernstes, wie soll ich Menschen mit zwei Kindern und einem knappen Einkommen das klar machen. Sie sollen, nach dem Kauf eines alten Häuschens nun 80.000 € extra aufwenden um den Planeten und das Überleben einer superreichen Elite zu retten. Das die Chancen in schwieriger werdenden Zeiten auf ein gutes Leben steigen wird niemand bestreiten.
Zusammenfassend, eine Frage. Was hilft ein vermeintlich nüchterner Blick auf ein paar Zahlen, bei denen zudem die Unbekannten höher sind als die Fakten und ohne die Bewertung des Umfeld in dem sich diese Zahlen bewegen? Die Zeit in der wir auf das persönlich machbare schauen sollte vorbei sein. Zumindest und da bin der Meinung von Anna, bei Menschen die das was hier auf uns als Spezies zukommt, noch vor sich hat. Stephen Hawking meinte, „Ich bin davon überzeugt, dass wir die Erde verlassen müssen“ in 200 bis 400 Jahren. Vielleicht schaffen es einige ja früher. Die Anderen und das ist die Mehrheit mit weniger Macht, Geld und Einfluss, können dann zum Abschied winken.
Danke für euren Einsatz, im Namen meiner Enkeltochter!