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Weltraum

Atombomben im All

Dieser Artikel stammt aus P.M. Magazin
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Können sie das internationale Satellitensystem zerstören?
Militärstrategen haben dieses Schreckens-Szenario aufgestellt: Wenn ein »Schurkenstaat« im All eine atombombe zündet, geraten rund 250 Satelliten aus dem Takt – die weltweite kommunikation bricht zusammen. Wie real ist die Gefahr?

Der Nikolaustag 2006 bescherte den Gästen des weltberühmten Eishotels Jukkasjärvi in Finnland ein faszinierendes Naturschauspiel. Vor allem japanische Honeymooner genossen das nächtliche Drama am Polarkreis: Ein bunt leuchtender Vorhang aus zuckendem fluoreszierendem Licht flatterte mal nach rechts, mal nach links über den Himmel und tauchte die Nacht in die Farben des Regenbogens. Die Natur führte wieder einmal eines ihrer schönsten Spektakel auf – das Polarlicht.

Weiter südlich, im mecklenburg-vorpommerischen Neustrelitz, hatte der Astrophysiker Norbert Jakowsky das Ereignis bereits gut 24 Stunden zuvor auf seiner Wetterkarte kommen sehen. Hier, in der Außenstelle des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), beschäftigen sich Jakowsky und seine Kollegen mit dem Weltraumwetter. Was sich auf dem Monitor ihrer »Sudden Ionospheric Disturbance«-Apparaturen abzeichnete, waren wilde Turbulenzen in der unteren Ionosphäre.

Als das Polarlicht dann in der Nacht des 6. Dezember zündete, waren auf der Tagseite der Erde Autofahrer und andere Nutzer des satellitengestützen Navigationssystems GPS geschockt: Vom Himmel kamen keine Signale mehr. Es war, als ob das GPS eine »heftige Tracht Prügel abgekommen hätte«, erinnert sich Jakowsky. Die Ursache war ihm klar: Heftige Eruptionen auf der Sonne hatten das Polarlicht angefacht und die Turbulenzen in der Ionosphäre verursacht – und der elektromagnetische Impuls hatte den Kommunikationssatelliten so zugesetzt, dass das GPS-System weiträumig kollabierte.

Rund 250 kommerzielle und militärische Satelliten kreisen derzeit um die Erde. Sie übertragen Fernsehbilder, Telefonsignale und Computerdaten rund um die Welt, liefern Informationen an Geheimdienste oder Wetterstationen. Fallen sie aus, bricht ein Teil der weltweiten Kommunikationsstruktur zusammen. Auslöser können aber nicht nur außergewöhnlich heftige Sonneneruptionen wie jene am 6. Dezember 2006 sein, warnen Militärexperten: Mit einer einzigen, in großer Höhe gezündeten Atombombe ließe sich möglicherweise die globale Hightech-Wirtschaft außer Gefecht setzen.

Kann man unsere hochkomplexe Technik im erdnahen Weltraum und auf der Erdoberfläche gegen desaströse elektromagnetische Schläge aus dem All überhaupt schützen? Dieser Frage gehen Forscher in aller Welt nach, seit sie wissen, welche Auswirkungen Sonneneruptionen auf die moderne Zivilisation haben können.

Die zerstörerische Kraft unseres Zentralgestirns ist recht gut erforscht. An seiner Oberfläche kocht und brodelt es, und immer wieder kommt es zu urgewaltigen Eruptionen, so genannten »Solar-Flare-Ereignissen«, die Milliarden Tonnen ultraheißer Gaswolken ins Planetenystem schleudern. Plasma nennen die Astrophysiker diese Wolken, die aus Protonen und Elektronen bestehen. Die Teilchen werden mit solcher Energie abgeschossen, dass sie auf eine Geschwindigkeit von bis zu 2000 Kilometer pro Sekunde (km/s) kommen. Nach zwei Tagen erreichen sie die Erde und verursachen die gefürchteten Turbulenzen in der Ionoshäre, die in Neustrelitz beobachtet wurden.

Der Sonnensturm vom Nikolaustag 2006 war außergewöhnlich heftig. Normalerweise produziert unser Zentralgestirn ein eher laues Lüftchen. Die Plasmawolken fliegen dann lediglich mit 200 bis 400 km/s und brauchen länger bis zu uns.

Diesem sanfteren Bombardement hält alle Technik auf Erden stand, denn der blaue Planet hat einen magnetischen Schutzschirm. Die Achse dieses Schirms ist die Verbindungslinie zwischen Nord- und Südpol: Sie bildet einen gigantischen Stabmagneten, aus dessen Enden die Kraftlinien des Magnetfelds ein- beziehungsweise austreten. Dieses Kraftfeld legt sich um den gesamten Globus und bremst einen großen Teil des Plasma-Bombardements von der Sonne ab. Die verlangsamten Teilchen formieren sich in der Magnetosphäre und bilden den Van-Allen-Strahlungsgürtel – so benannt nach seinem im letzten Jahr verstorbenen Entdecker, dem US-Astrophysiker van Allen. Genau genommen sind es zwei Gürtel: ein innerer, der 600 Kilometer über dem Äquator schwebt und aus Protonen besteht, und ein äußerer in 20000 Kilometer Höhe, den Elektronen bilden.

Rast der Sonnensturm heran, tobt es auch im Van-Allen-Gürtel. Die Magnetosphäre beginnt zu schwingen, elektrische Ströme werden ausgelöst, starke elektrische Spannungen verursachen Turbulenzen in der Ionosphäre, Sonnenteilchen durchbrechen den magnetischen Schutzschild der Erde, treffen auf Sauerstoff- und Stickstoffteilchen und leuchten als Polarlicht.

Für den Crash der Satellitennavigation zeichnete die von dem Teilchenstrom ausgehende elektromagnetische Strahlung im Radiowellenbereich verantwortlich. Sie war, wie Professor Paul Kitner von der Cornell University jüngst festgestellt hat, so massiv, dass »der Effekt auf die GPS-Empfänger deutlich spürbarer und umfassender war, als wir es erwartet hätten«: Der elektromagnetische Impuls sei zehnmal so stark wie sonst gewesen. Seine physikalische Wirkung: Er störte die von den Satelliten abgestrahlten Nutzsignale. »Es ist zu Interferenzen gekommen«, erklärt Jakowsky. Dabei können sich die einander überlagernden Wellen entweder verstärken oder auslöschen – mit der Folge, dass die Navigation kollabiert.

Und das, obwohl 2006 kein Jahr der höchsten Sonnenaktivität war. Solche Maxima wiederholen sich etwa alle elf Jahre – zwischen 2011 und 2013 ist wieder damit zu rechnen. Spätestens dann ist also die nächste Attacke fällig – und sie dürfte erhebliche Auswirkungen auf Versorgung und Kommunikation haben. Heftige Sonnenstürme könnten leitende Metalle wie Pipelines beschädigen und sie schneller korrodieren lassen. Als elektromagnetische Aufladung könnten sie wie in den späten 1980er Jahren Transformatoren des Stromnetzes zerstören. Und sie könnten wieder unsere Satelliten bedrohen: Werden diese beschädigt oder gar ausgeschaltet, wäre die menschliche Gesellschaft an ihrer schwächsten Stelle getroffen – dem Informationstransfer: Nachrichtensatelliten übertragen keine Telefongespräche und TV-Programme mehr; die auf GPS-Daten basierende Navigation von Flugzeugen bricht zusammen, Schiffe verirren sich auf dem Meer, Autos finden nicht ans Ziel; Wirtschafts- und Börsendaten werden nicht übertragen, Finanztransaktionen unmöglich. Das rund um den Globus fein gesponnene Kommunikationsnetz zerreißt. Ein mittleres Chaos bricht aus.

Das wäre auch der Fall, wenn einer der so genannten Schurkenstaaten wie Nordkorea oder der Iran eine Atombombe im Weltraum zünden würde. Ein solches Ereignis spielen die Strategen des US-Verteidigungsministeriums bereits durch. Das Pentagon lässt prüfen, welche Voraussetzungen für einen solchen Terrorakt erfüllt sein müssen und welche Folgen er hätte. Szenarien dieser Art wurden in der Vergangenheit immer erstellt – zuerst in den 1950er Jahren, als Atombombentests in der Atmosphäre gang und gäbe waren. Die Vorschläge, die aus den damaligen Strategiespielen resultierten, erscheinen heute bizarr: Um sich vor Atomblitz, Fallout und Explosionswelle zu schützen, sollte man sich die Aktentasche auf den Kopf legen oder unter einen Tisch krabbeln. Unser naives Verhältnis zur Bombe äußerte sich auch darin, dass Nukleartests über dem Pazifik als Happening gefeiert wurden: Als 1962 auf dem pazifischen Johnston-Atoll eine Wasserstoffbombe hochging, beklatschten Partygäste im 1300 Kilometer entfernten Hawaii das Feuerwerk.

Aber schon damals registrierten Wissenschaftler Phänomene, die auf Schlimmeres hindeuteten. Auf der Hawaii-Insel Oahu wurde die elektrische Versorgung massiv gestört – Lautsprecher in Rundfunkempfängern und Telefonen verstummten, Lichter gingen aus. Der Grund: Die während der ersten milliardstel Sekunden freigesetzte Gammastrahlung hatte die Luftmoleküle ionisiert; diese beschleunigten entlang den Kraftlinien des Erdmagnetfelds und erzeugten dabei störende Radiowellen. Aber auch in großer Höhe waren die Folgen des Nukleartests zu spüren. Die elektrisch geladenen Teilchen aus der Explosion der Wasserstoffbombe wurden vom Magnetfeld der Erde eingefangen und breiteten sich wie ein Ring in der Atmosphäre aus – quasi ein dritter, künstlicher Van-Allen-Gürtel. Die Folge war, dass die Elektronik mehrerer Militärsatelliten verrückt spielte. Diese Erfahrung und die nach der Kubakrise bei den Großmächten USA und UdSSR wachsende Bereitschaft zur Deeskalation führten schließlich dazu, dass Atombombenversuche in der Atmosphäre verboten wurden.

Die geopolitische Lage heute scheint dagegen eher von Eskalation geprägt zu sein – der Grund, warum sich Militärstrategen über einen Atomschlag im Weltraum Gedanken machen. Denn dadurch würden die Satelliten kurzzeitig wieder direkt den starken Radiowellen (vor allem Gamma- und Röntgenstrahlung) ausgesetzt sein: Diese könnten einen Teil der Satelliten beeinträchtigen, wenn sie die empfindliche Elektronik treffen und zerstören. Außerdem würde die starke Strahlung den Start von Raumfahrzeugen verhindern, und alle Missionen der bemannten Raumfahrt müssten für mehrere Jahre ausgesetzt werden – zum Schutz der Elektronik, aber auch zum Schutz der Mannschaften, denn Radiowellen durchdringen Raumanzüge.

Um Schäden an den Satelliten zu vermeiden, könnte man sie abschalten und in eine Art Standby-Modus versetzen – oder sie so drehen, dass die Elektronik nicht direkt dem Bombardement ausgesetzt ist. Eine andere Möglichkeit: Man bringt sie aus der Schusslinie der gefährlichen Strahlung, indem man sie in höhere Umlaufbahnen als bisher transportiert – bei militärischen Satelliten wird das bereits praktiziert. Außerdem wäre es denkbar, die Trabanten noch stärker zu »härten«, sie mit einem »Faraday’schen Käfig« zu ummanteln. Ein enormer Aufwand, denn die Panzerung ist schwer, und jedes Kilogramm mehr macht den Raketenstart teurer: Fachleute rechnen mit bis zu 50 Prozent Mehrkosten.

So dürfte ein absoluter Schutz gegen Atombombenexplosionen im Weltraum kaum möglich sein. Ein Grund zur Panik muss das aber nicht sein, denn ein gezielter Schurkenstaaten-Angriff auf die Satelliten ist aus ganz praktischen Gründen eher unwahrscheinlich – das betonen amerikanische Studien. »Eine Atombombe über einige hundert Kilometer wohlbehalten ins All zu transportieren und dort zu zünden ist nicht so einfach, wie man es sich vorstellen könnte«, meint Satellitenexperte Uwe Feucht von der Europäischen Weltraumorganisation ESA in Darmstadt. Zwar erreichten Höhenforschungsraketen, die am Polarkreis im schwedischen Kiruna hochgeschossen werden, 700 Kilometer Höhe – aber mit einer Bombe an Bord sei dies unendlich komplizierter. Auch die sichere Zündung sei ein großes Problem. Die Erfahrungen Nordkoreas illustrieren die Schwierigkeiten des Nuklearterrors: Das Land machte seinen angeblichen unterirdischen Atombombentest erst dann publik, als der Start seiner Rakete kläglich gescheitert war. Sie stürzte vor der japanischen Küste ins Meer.

Realer als ein terroristischer Atomanschlag auf unsere Satelliten ist die Bedrohung durch die Sonne – und die Experten haben darauf bereits reagiert. So weist Uwe Feucht darauf hin, dass die modernen Satelliten längst gegen elektromagnetische Impulse gehärtet sind – in einer Light-Version, die aber ausreicht. Die Elektronik, elektronische Bauteile, Chips und Schaltungen sind mit nicht leitenden Materialien ummantelt oder in Plastik eingeschweißt. »Auch die Goldfolie, in die die Satelliten gepackt sind, ist ein wirksamer Schutz«, sagt Feucht. Und wenn sich die künstlichen Erdtrabanten der Partikelstrahlung nähern, »werden die meisten schon abgeschaltet«. Ausnahme: Navigationssatelliten. Die müssen da durch – und haben es in der Mehrzahl der Fälle unbeschadet überstanden. Manche kreisen schon mehr als zehn Jahre.

Dennoch – ein unbehagliches Gefühl bleibt. Die Turbulenzen am Nikolaustag 2006 spielten sich zu einem Zeitpunkt ab, den die Experten als »Solarminimum« bezeichnen. »Was«, fragt Uwe Feucht, »erleben wir dann erst in vier bis sechs Jahren, wenn das Maximum der Sonnenaktivität erwartet wird?« Ein wenig hilflos muss er einräumen: »Ich weiß es nicht.«

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