Strategische Chancen eines deutschen Weltraumbahnhofs

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Die Bundeswehr könnte von einem Startplatz in Deutschland für Micro-Launcher kleiner Satelliten bis zu 1t profitieren. Er würde den bereits heute definierten sicherheitspolitischen Anforderungen und Fähigkeiten innerhalb der EU unter dem Schlagwort „Responsive Space“ Rechnung tragen. Deutschland sollte daher innerhalb seiner ausschließlichen Wirtschaftszone in der Nordsee einen kleinen Weltraumbahnhof aufbauen und betreiben.


„Der Weltraum, unendliche Weiten. Wir schreiben das Jahr 2025. Dies ist die Geschichte einer von Deutschland betriebenen Satellitenkonstellation, die von der Nordsee aus mit kleinen Trägerraketen ins All geschossen, für viele Jahre im Orbit unterwegs ist, um die Erde zu erforschen, neue Erkenntnisse und umfangreiche Daten zu sammeln. Viele Hundert Kilometer über der Erde kreisend, erkunden und vereinfachen tausende deutscher Satelliten unzählige Bereiche des täglichen Lebens, von denen nie zuvor ein Mensch geträumt hat!“ Das kommt Ihnen bekannt vor und hört sich für Sie eher nach „Raumschiff Enterprise“ an? Was viele jetzt bestimmt mit ungläubigem Erstaunen quittieren, könnte vielleicht bald Wirklichkeit werden: Ein deutscher Weltraumbahnhof für den Transport von Satelliten ins Weltall!

Dabei geht es nicht um den Aufbau eines zweiten Cape Canaverals in Deutschland, sondern um eine im Vergleich zum US-Pendant eher winzige Startbasis an der Küste bzw. auf dem Meer. Sie wäre ideal für sogenannte Micro-Launcher: kleine Trägersysteme mit einer Nutzlast zwischen 300 und 1.000kg, die entsprechend kleine Satelliten auf niedrige polare bzw. sonnensynchrone Laufbahnen transportieren können.
Die europäische Ariane-Rakete ist von ihrer Größe her für derartige Einsätze völlig überdimensioniert. Zudem liegt ihr Startplatz bei Kourou in Französisch-Guyana sehr weit entfernt. Ein Startplatz in Deutschland ist hingegen aus mehreren Gründen sinnvoll: erstens sind die meisten Satelliten in der Regel sowohl für zivile als auch militärische Zwecke einsetzbar (sog. Dual-Use). Für jeden Start im Ausland wird daher eine Ausfuhrgenehmigung benötigt, die in der Regel mehrere Monate, manchmal sogar Jahre in Anspruch nimmt. Der Transport und die Verpackung der Satelliten über weite Strecken sind ein weiterer erheblicher Kosten- und Risikofaktor. International zeichnen sich schon jetzt erste Tendenzen ab, dass die Satellitenproduktion zu den Startplätzen wandert: In Cape Canaveral existiert bereits heute ein entsprechender Industriepark. Erste Hersteller von Satelliten prüfen deshalb bei neuen Investitionen diese in räumlicher Nähe der Startplatze zu realisieren. In Einzelfällen haben bereits einige Firmen ihre Produktion z.B. nach Indien verlagert. Langfristig besteht somit die reale Gefahr, dass technisches Know-How und hochqualifizierte Arbeitsplätze aus Deutschland abwandern.

Orbital Sciences Antares Launch – NASA / Joel Kowsky / Public domain

Deutschland ist im Bereich der Raumfahrt schon seit Jahrzehnten in Europa führend und engagiert sich als mittlerweile größter Beitragszahler bei der Europäischen Raumfahrtagentur („ESA“). Dennoch ist das jährliche nationale Budget mit gerade einmal €297 Mio. im Vergleich z.B. gegenüber Frankreich mit €726 Mio. eher unterdurchschnittlich und im Hinblick auf die steigende Bedeutung der Raumfahrt zu gering. Der weltweite Umsatz in der Raumfahrt beläuft sich aktuell auf $260 Mrd. und wird sich voraussichtlich bis 2040 auf $2,7 Billionen mehr als verzehnfachen. Obwohl die Raumfahrt gemäß der nationalen Industriestrategie des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie für die deutsche Wirtschaft ein Schlüsselbereich ist, wird sie als solche kaum wahrgenommen.
Unbemerkt von der breiten Öffentlichkeit beschäftigen sich nun auch in Deutschland u.a. drei Unternehmen mit der Planung und dem Bau von kleinen Trägerraketen, nämlich die Isar Aerospace in München, die HyImpulse Technology nahe Heilbronn und die Rocket Factory Augsburg. Diese wollen in naher Zukunft kleine Satelliten oder Satellitenkonstellationen für ganz unterschiedliche Aufgaben ins All transportieren: für bessere Mobilfunk- und/oder Breitband-Internetversorgung ländlicher Räume sowie der Meeresflächen, das Kartografieren zeitlich veränderlicher Bodennutzung, Messung der Atmosphärenverschmutzung, digitale Höhenmodelle der Erde, Beobachtung von Katastrophen in Echtzeit (z.B. Waldbrände), Zukunftstechnologien wie autonomes Fahren oder Smart Farming, das den Bauern auf den Quadratmeter genau aufzeigt, wo sie mehr oder weniger Düngemittel einsetzen oder gezielt bewässern müssen.
Aber auch militärische Einsätze sind ohne Weltraumsysteme nicht mehr vorstellbar. Die Abhängigkeit von weltraumgestützten Systemen wird mit der fortschreitenden Digitalisierung auch bei der Bundeswehr weiter wachsen, sodass der ungehinderte Zugang und die störungsfreie Verfügbarkeit von entscheidender Bedeutung im Falle eines bewaffneten Konfliktes sind. In meinem Beitrag Ende 2017 „Wie kämpft die Bundeswehr in 10 Jahren“ hatte ich mich u.a. auch mit Cyber, Satellitenaufklärung und der Digitalisierung der Streitkräfte näher beschäftigt. Die Erdbeobachtung zu nachrichtendienstlichen und militärischen Aufklärungszwecken (Radar, Optisch, Hyperspektral), die sichere Kommunikation auf dem Gefechtsfeld und mit den rückwärtigen Befehlsstellen sowie ein Raketenfrühwarnsystem wären nur einige der weiteren denkbaren Einsatzmöglichkeiten kommerzieller Kleinsatelliten. Mit einer Startplattform in Deutschland könnten diese innerhalb kurzer Zeit in den Orbit gebracht werden, wären durch feindliches Radar nur schwer zu erfassen und würden so eine schnelle und effektive Reaktionsmöglichkeit bei einer Vielzahl politischer wie auch militärischer Bedrohungslagen bieten.

Kleine, direkt an der Nutzlast angebrachte Zusatzstufe (engl. „Kick Stage“) – Foto mit Genehmigung von RFA

Weltraumbahnhof auf dem Meer wäre optimale Lösung

In den Diskussionen über einen geeigneten Standort für einen Raketenstartplatz in Deutschland werden vor allem zwei Herausforderungen angeführt: zum einen die geografische Lage inmitten des europäischen Festlands und nördlich des Äquators, zum anderen die hohe Bevölkerungsdichte.  Als mögliche Optionen werden immer wieder der ehemalige Bundeswehr-Flugplatz in Nordholz in Niedersachsen, direkt am Nationalpark Wattenmeer sowie der Zivilflughafen Rostock-Laage in Mecklenburg-Vorpommern genannt. Es ist aber schon jetzt absehbar, dass weder der eine noch der andere Standort für einen Weltraumbahnhof tatsächlich in Betracht kommen: Nördlich von Mecklenburg-Vorpommern liegen das schwedische Festland und unzählige dänische Inseln. Abgetrennte Raketenstufen könnten beim Herabstürzen auf die Erde Menschenleben gefährden. Ein Startpunkt an der niedersächsischen Nordseeküste hätte den Nachteil, dass Raketen unmittelbar an einem Biosphärenreservat starten und je nach Abschusswinkel eventuell eine scharfe Kurve ziehen müssten, um nicht Norwegen zu überfliegen. Dieses Manöver, im Fachjargon „Dogleg“ genannt, hätte einen Leistungsverlust der Rakete von ca. 25% zur Folge.

Ausschließliche Wirtschaftszone – Rocket Factory Augsburg AG

Da kommt ein Vorschlag des Bremer Raumfahrtunternehmens OHB wie gerufen: „Wenn wir eine eigene Startbasis für kleine Raketen haben wollen, müssen wir über Offshore-Plattformen vor der deutschen Küste nachdenken“, prescht der Vorstand Marco Fuchs in der Debatte um einen Weltraumbahnhof nach vorne. Ihm schwebt ein Standort in der nordwestlichen Ecke der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone in der Nordsee („Entenschnabel“) vor. Der Hafen in Emden als Sprungbrett für die Errichtung einer Startplattform und als späterer Logistikstützpunkt liegt nur ca. 350km, Bremerhaven rund 400km entfernt. Massive regulatorische Einschränkungen oder Windparks sind so weit draußen auf See kaum zu erwarten, mögliche Behinderungen des See- bzw. Flugverkehrs müssten im genehmigungsrechtlichen Verfahren geprüft werden. Die Meerestiefe liegt bei nur 30-50m, also ideal für eine mobile Hubinsel als Startrampe, auch „Jack-up-Plattform“ genannt, die sich mit herabsenkbaren Stelzen auf dem Meeresgrund abstützt. Marco Fuchs räumt ein, dass ein solches Projekt genehmigungsrechtlich herausfordernd, technisch aber ohne Weiteres machbar wäre. „In anderen Ländern ist das Verfahren schon erprobt worden, beispielsweise in Amerika und China. Daran können wir anknüpfen.“ Als Beispiele führt er u.a. die Plattform „San Marco“ vor der Küste Kenias an, von der zwischen 1967 und 1988 knapp 30 Höhenforschungsraketen und kleine Scout-Raketen gestartet wurden und die vom Raumfahrtunternehmen Sea Launch von einer speziell angepassten Bohrplattform 2014 gestartete ukrainische Trägerrakete vom Typ Zenit 3SL. China schoss dieses Jahr eine Long March 11 Rakete von einer Offshore-Plattform ins All, der erste Raketenstart der Volksrepublik auf See. Bei der Realisierung und Finanzierung der Plattform lohnt ein Blick in die USA. Raumfahrt wird hier als kritische Infrastruktur gesehen, d.h. der Staat stellt diese den privaten Unternehmen wie SpaceX gegen Entgelt zur Verfügung – ähnlich der LKW-Maut oder den Start-Slots bei Flughäfen. Der zentrale Unterschied an dieser Stelle ist allerdings, dass eine Startplattform signifikant weniger kostet. Analog der USA sollte die Startplattform dann allen nationalen und europäischen Anbietern zur Verfügung stehen, um den Wettbewerb zu befördern.

Startrouten in der Nordsee – Rocket Factory Augsburg AG

Von einer Startplattform mitten in der Nordsee, wie oben beschrieben, würde man beim Raketenstart Norwegen, Dänemark und Schweden nicht überfliegen müssen und mit Mikro-Launchern und kleinen Satelliten bis zu 1t sowohl einen polaren als auch einen sonnensynchronen Orbit ohne Probleme erreichen. Das ist einer der Gründe, warum Großbritannien in den Highlands von Schottland selbst einen eigenen Weltraumbahnhof plant, der im Vergleich zu anderen Startbasen ebenfalls weit im Norden liegt.

Beispiel einer polaren Umlaufbahn – Anthony Beck/CC BY)

Bei einem polaren Orbit überquert ein Satellit alle Breitengrade, kann also nach und nach die gesamte Erdoberfläche überstreichen. Dies ist wichtig für Satelliten, die z.B. der (militärischen) Fernerkundung oder der Navigation dienen. Wenn der Satellit in den Erdschatten ein- oder aus ihm heraustritt, ist die Situation fast symmetrisch, wobei der Strahlungsdruck der Sonne nur eine unbedeutende Rolle spielt. In Verbindung mit einer sogenannten Konstellation aus mehreren hundert oder gar tausend kleinerer Satelliten kann man bei Bedarf eine vollständige Abdeckung der Erde ohne zeitlichen Verzug erreichen. Der größte Nachteil ist ein höherer Energiebedarf beim Start der Trägerrakete: diese muss ja z.B. in Richtung Norden gestartet werden, wodurch die ostwärts gerichtete Geschwindigkeit der Erdrotation nicht ausgenutzt werden kann. Allerdings macht dies nur einen Bruchteil, nämlich knapp 6 %, der durchschnittlichen Startgeschwindigkeit von 8 km/s aus.

(SSO – BrandirXZise / CC BY-SA)

Es ist auch möglich, von einem Startplatz in der Nordsee einen sonnensynchronen Orbit („SSO“) zu wählen, sodass der Satellit zur selben Tageszeit immer denselben Punkt auf der Erdoberfläche überfliegt. Auf den Satellitenbildern bleibt so der horizontale Einstrahlungswinkel des Sonnenlichts konstant und damit auch die Richtung des Schattenwurfs von Hügeln, Gebäuden, Bäumen und anderen Objekten. Dies erleichtert beispielsweise die Beobachtung der Erde für landwirtschaftliche Zwecke (das oben erwähnte „Smart Farming“) oder für nachrichtendienstliche bzw. militärische Analysen. Bewegt sich der Satellit nämlich entlang der Dämmerungszone (Morgen- bzw. Abendstunde), lässt sich auf optischen Aufnahmen die Höhe von Objekten aus der Länge des Schattenwurfs ableiten. Wenn der Satellit die Erde so umkreist, dass er den Erdschatten nicht passiert, kann er ständig über Solarzellen mit Energie versorgt werden. Batterien an Bord sind dann nur für die Startphase oder bei Verlust der Lagekontrolle erforderlich.

Wie passt „Responsive Space“ zu einem deutschen Weltraumbahnhof?

„Responsive Space“ („RS“) ist keine technische Norm oder ein international anerkannter Standard. RS ist vielmehr ein neues Konzept in der zivilen und militärischen Weltraumfahrt. Es beschreibt die Fähigkeit, Satelliten bei Bedarf sofort und ohne lange Wartezeiten zu starten, z.B. um bei plötzlich eintretenden Krisensituationen oder Naturkatastrophen zeitnah reagieren zu können. Eine Ariane-Rakete von Französisch-Guyana aus mit einem Satelliten abheben zu lassen, dauert im besten Fall Wochen, ansonsten Monate, der entsprechende Bau eines Satelliten nimmt Jahre in Anspruch. Aufgrund der Größe, der Zuladung von 5-10t und ihrer Möglichkeit, Satelliten bis auf eine geostationäre Umlaufbahn in 36.000km Höhe transportieren zu können, sind Trägerraketen wie die neue Ariane-6 eher als strategisches Weltraumasset zu verstehen. Hiermit werden vor allem herkömmliche Wetter-, Kommunikations-, Radio- sowie Fernsehsatelliten ins All geschossen. Micro-Launcher mit kleinen Satelliten bis 1t schließen im Sinne von RS insoweit die kritische Zeitlücke und erfüllen die wirtschaftlichen Gesichtspunkte im Gegensatz zu den großen Trägerraketen. Micro-Launcher und ein deutscher Startplatz würden somit den europäischen Weltraumbahnhof in Kourou und die Ariane-Rakete sinnvoll ergänzen und die Fähigkeiten Europas erweitern.

Die USA betrachten RS mehr auf der operativ-militärischen Ebene. Danach sind Weltraumsysteme und -technologien für den Kampfeinsatz der USA von wesentlicher Bedeutung und in erster Linie dafür verantwortlich, eine umfassende mehrdimensionale „Informationsdominanz“ auf dem Gefechtsfeld sicherzustellen, auf die sich die US-amerikanischen und alliierten Truppen jederzeit stützen können. RS soll den US-Streitkräften eine erschwingliche Fähigkeit zur schnellen, genauen und entscheidenden Positionierung und zum Betrieb nationaler und militärischer Mittel im und durch den Weltraum sowie im nahen Weltraum bieten. Die amerikanische Vision von RS ist die Bereitstellung schneller, maßgeschneiderter Weltraumstreitkräfte, die sich auf die operative und taktische Ebene des Krieges konzentrieren.

Europa hat sich dagegen ein weiter gefasstes Verständnis des Sicherheitsbegriffs zu eigen gemacht: Bedrohungen der inneren Sicherheit wie Terrorismus und organisierte Kriminalität; Umweltbedrohungen in Form von Waldsterben und Klimawandel; Naturkatastrophen wie Erdrutsche, Erdbeben und Tsunamis; Bedrohungen der äußeren Sicherheit einschließlich militärischer Aggression im nahen Ausland.
Europa braucht hierfür operative, reaktionsfähige und flexible Instrumente, mit denen es – gegebenenfalls auch unabhängig von seinen Verbündeten – handlungsfähig ist. Angesichts des breiten Spektrums potenzieller Bedrohungen, denen Europa ausgesetzt ist, muss es mit einem ebenso breiten Spektrum an Weltraumanwendungen angemessen reagieren können. Die europäische Weltraumpolitik wird derzeit noch weitgehend von zivilen Erwägungen bestimmt, sieht sich aber zunehmend wachsenden sicherheitsbezogenen Anforderungen bei Missionen durch den weiten europäischen Sicherheitsbegriff gegenüber, die von Maßnahmen der äußeren Sicherheit über die Meeresüberwachung bis hin zu Notfallreaktionen bei Naturkatastrophen reichen. Zeit- und kostenbezogene Überlegungen bilden die Grundlage des sich daraus abgeleiteten Konzepts eines europäischen RS. Deren Hauptelemente sind: Flexibilität (d.h. rechtzeitige Entwicklung und die Fähigkeit zur Modernisierung), niedrige Kosten und schnelle Markteinführung. Daher ist ein gründliches Verständnis der Strukturen bei der Programmplanung, d.h. der verschiedenen Aktivitäten innerhalb der deutschen bzw. europäischen Raumfahrtindustrie (z.B. Entwurf, Produktion, Überprüfungen, Integration, Tests usw.) sowie der Gesamtlebenszykluskosten (einschließlich Anschaffungs-, Betriebs- und Wartungskosten) zwingend erforderlich.

Mögliche Einsatzgebiete kleiner Satelliten in naher Zukunft – PowerPoint Marco Fuchs

Diese genannten RS-Hauptelemente kann Deutschland als größte Industrienation innerhalb der EU nur dann für sich und die europäischen Partnerländer zur Verfügung stellen, wenn es sich selbst in die Entwicklung, Herstellung und den Start kleiner Satelliten mittels Micro-Launchern sowie mit dem Aufbau eines eigenen Weltraumbahnhofs einbringt. Dieses staatliche Engagement soll die Aufgaben der ESA nicht ersetzen, sondern im Sinne von „Responsive Space“ vielmehr ergänzen und vervollständigen. Die Bundesregierung beschreibt ihre Raumfahrtstrategie selbst wie folgt: „Weltraumgestützte Systeme leisten wesentliche Aufgaben zur Krisenfrüherkennung und damit zur Beurteilungsfähigkeit der Bundesregierung, sie ermöglichen den zielgerichteten Einsatz von Kräften auch fernab Deutschlands und können wesentliche Informationen für schnelle Hilfsmaßnahmen liefern. Insbesondere militärische Operationen sind ohne Weltraumsysteme heute nicht mehr vorstellbar. Weltraumsysteme für Kommunikation, Navigation und Erdbeobachtung leisten einen entscheidenden Beitrag für Deutschlands außen- und sicherheitspolitische Urteils- und Handlungsfähigkeit und für die Gewährleistung einer gesamtstaatlichen Sicherheitsvorsorge.“ Diesen hehren Worten sollte die Bundesregierung entsprechende weltraumpolitische Taten folgen lassen.

(Beitragsbild:Baikonur Cosmodrome Soyuz Launch Pad – NASA / Bill Ingalls / Public domain)

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