Meilenstein in der Atmosphärenphysik: Bodengebundenes Lidar weist erstmals Lithium aus Weltraumschrott nach
Kühlungsborn, 26.02.2026 – Ein Forschungsteam um Dr. Robin Wing vom IAP hat erstmalig eine Lithium-Wolke in der oberen Atmosphäre mit dem Wiedereintritt einer Raketenstufe in Verbindung gebracht. Die in Communications Earth & Environment veröffentlichten Ergebnisse kombinieren hochaufgelöste Lidar- und Radarmessungen mit atmosphärischer Modellierung, um die Entstehung, Dynamik und Herkunft einer durch Weltraumschrott verursachten Verunreinigung in der Hochatmosphäre nachzuweisen.
Ausgediente Satelliten und Raketenoberstufen verglühen beim Wiedereintritt in der Regel in Höhen zwischen etwa 60 und 100 Kilometern. Während sich frühere Studien vor allem mit dem Risiko von Trümmerteilen am Boden befassten, sind die Auswirkungen dieser Prozesse auf die Mesosphäre (ca. 50–85 km Höhe) und die untere Thermosphäre (ca. 85–120 km Höhe) bislang nur unzureichend untersucht.
Das Forschungsteam beobachtete in der Nacht vom 19. zum 20. Februar 2025 mithilfe eines leistungsfähigen Resonanz-Lidarsystems eine plötzliche Erhöhung der Konzentration von Lithium-Atomen in der unteren Thermosphäre. Lithium findet in der Raumfahrt breite Anwendung, kommt in diesen Höhen natürlicherweise jedoch nur Spuren vor. Die gemessenen Konzentrationen lagen um ein zehnfaches über dem natürlichen Hintergrundwert und bildeten eine Wolke, die sich vertikal über mehrere Kilometer erstreckte.
Während Radarsysteme Informationen zur Dynamik in der Mesosphäre und unteren Thermosphäre lieferten und es so ermöglichten, die Ausbreitung der Lithium-Wolke nachzuvollziehen, wurde mithilfe numerischer Modelle die Bewegung der Partikel rückwärts rekonstruiert. Auf diese Weise wurde der unkontrollierte Wiedereintritt einer Falcon-9 Raketenoberstufe als Quelle der hohen Lithium-Konzentration identifiziert. Natürliche Ursachen wie Staubeintrag von Meteoroiden konnten weitgehend ausgeschlossen werden.
Die Studie liefert damit die erste direkte Messung von Verschmutzung der oberen Atmosphäre infolge des Wiedereintritts von Weltraumschrott und zugleich den ersten Beobachtungsnachweis, dass die Ablation von Raumfahrzeugen beim Verglühen mit einem bodengebundenen Lidar detektiert werden kann. Erst die Kombination aus Lidar, Radar und Modellierung ermöglichte diese eindeutige Attribution.
Zwar handelt es sich um eine Fallstudie zu einem einzelnen Wiedereintritt, angesichts der stark gestiegenen Zahl orbitaler Starts in den vergangenen Jahren ist jedoch davon auszugehen, dass der Eintrag von Metallen und anderen Materialien in die Atmosphäre weiter zunehmen wird. Welche langfristigen Auswirkungen dies auf Chemie, Strahlungsbilanz und Dynamik der mittleren Atmosphäre haben könnte, muss künftig durch erweiterte Beobachtungsprogramme und gekoppelte Chemie-Klima-Modelle untersucht werden.
Die Arbeit zeigt, dass bodengebundene Fernerkundungssysteme, insbesondere in kombinierter Anwendung, ein leistungsfähiges Instrument darstellen, um die bislang wenig erforschten Umweltfolgen des zunehmenden Raumfahrtverkehrs systematisch zu erfassen.
Informationen zur Studie: ‘Measurement of a lithium plume from the uncontrolled re-entry of a Falcon 9 rocket’
Journal: Communications Earth & Environment
