Scotty, Energie! (und CO2)

09.07.2007

Umweltbelastungen durch Weltraumtourismus

Was lange Zeit eine Domäne des Science-Fiction-Romans war, wurde vor wenigen Jahren Realität: Milliardäre leisten sich Reisen in den Weltraum - bisher allerdings nur als Passagiere an Bord wissenschaftlicher Missionen. Virgin Galactic und andere planen jedoch bereits eigene rein touristische Angebote. Doch während Flugreisen im Rahmen der Klimaschutzdebatte ins Kreuzfeuer der Kritik gerückt sind, wird der Weltraumtourismus gerne vergessen.

Virgin Galactic ist ein Joint Venture der Virgin Group (die als Medienkonzern begann) und der Ingenieursfirma Scaled Composites (mit dem Konstrukteur Burt Rutan an der Spitze). Das von ihnen gebaute Raumfahrzeug Space Ship One gewann den Ansari X-Price für den ersten privat finanzierten bemannten Raumflug.

Virgin-Gründer Richard Branson und Space Ship One. Bild: Virgin Galactic

Das Unternehmen arbeitet an Space Ship Two, das auf dem Design von Space Ship One beruht und für sechs Passagiere angelegt ist. Diese sollen nach einer dreitätigen Vorbereitungszeit an einem 2 1/2-stündigen Flug inklusive Weltraumaufenthalt teilnehmen und dürfen sich dann Astronauten nennen. Den Betrieb soll das Raumschiff Ende 2008 aufnehmen. Zu Beginn mit einem Start pro Woche - bei entsprechender Nachfrage sollen bis zu zwei Flüge pro Tag stattfinden. Kosten für die Passagiere: 200.000 US-Dollar, die jedoch nach und nach auf 20.000 US-Dollar fallen sollen.

Space Ship Two wird zunächst vom Mutterschiff White Knight Two auf eine Höhe von ca. 15 Kilometer gehoben und abgekoppelt, anschließend startet es seine eigenen Raketen und steigt auf die endgültige Höhe. Danach gleitet Space Ship Two zurück zur Erde.

Flugprofil von Space Ship Two. Bild: Virgin Galactic

Über die Leistungen von Space Ship Two und das Mutterschiff gibt es bisher nur wenig konkrete Informationen – allerdings lassen sich Werte für Space Ship One, von dem die Eckdaten bekannt sind, hochrechnen. Nummer 1 hatte einen Piloten und Platz für zwei Passagiere - bei einem Maximalgewicht von 3,6 Tonnen. Da für Nummer 2 neben sechs Passagieren auch zwei Piloten an Bord sein sollen, muss genügend Luft und Wärme für diese Personenzahl während des Fluges bereitgestellt werden. Dementsprechend ist mehr Masse zu transportieren, weshalb die Antriebsleistung erhöht werden muss - was wiederum zur Folge hat, dass das Raumschiff schwerer wird.

Eine grobe Schätzung lässt sich mittels einer linearen Skalierung vornehmen, wonach das Raumschiff etwa eine Masse von 9,5 Tonnen haben wird. Das Mutterschiff muss aus Sicherheitsgründen darauf ausgelegt sein, diese Masse für die Auf- und Abstieg transportieren zu können, weil bei technischen Problemen eine vorzeitige Rückkehr mit der Gesamtmasse möglich sein muss. Bei vorsichtiger Schätzung kann von einer halben Stunde für den Aufstieg ausgegangen werden - der Abstieg dürfte etwa genauso lange dauern. Also muss das Flugzeug für ca. 1 Stunde Flugzeit ausgelegt werden, was der Strecke von München nach Berlin entspricht.

Aus diesen Werten kann also der Verbrauch für den Flug des Mutterschiffs abgeschätzt werden. Da es mit hoher Wahrscheinlichkeit gewichtsoptimiert sein wird, kann ein geringer Verbrauch pro Nutzlasteinheit angesetzt werden. Große Flugzeuge mit hoher Kapazität haben in der Regel einen geringeren spezifischen Verbrauch als kleinere. Man erhält für einen Flug von München nach Berlin einen durchschnittlichen Verbrauch von 100 Litern Kerosin pro Person, was einem CO2-Ausstoß von ca. 260 Kilogramm entspricht, nicht berücksichtigt ist hierbei der Ausstoß von Wasserdampf (Kondensstreifen), Methan, Schwefeldioxid und von Stickoxiden – alles Effeke, die ebenfalls klimawirksam sind.

Space Ship one beim Start. Bild: Virgin Galactic

Space Ship One hatte einen N2O/HTPB-Hybridraketenantrieb, der einen Schub von 74 KIlonewton bei einer Brenndauer von 87s liefert. Nach Auskunft von Virgin Galactic wird auch Nummer 2 für ca. 90 Sekunden beschleunigen. Man kann also davon ausgehen, dass derselbe Triebwerkstyp verbaut werden soll. Berücksichtigt man die höhere Masse und Flughöhe, müssen drei dieser Motoren verwendet werden.

Dieser Antriebstyp verbrennt Hydroxylterminiertes Polybutadien ("Gummi") mit Lachgas als Oxidationsmittel, wobei bei sauberer Verbrennung Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und Wasser freigesetzt werden. Da eine saubere Verbrennung jedoch nicht garantiert ist, treten auch andere Stoffe auf, darunter auch der Ausgangsstoff Lachgas selbst, der ebenfalls ein Treibhausgas ist.

Bei einer - zugegebenermaßen ebenfalls groben - Abschätzung ergibt sich eine Menge von weiteren ca. 100 Kilogramm CO2 pro Fluggast. Insgesamt werden also pro Passagier ca. 360 Kilogramm Kohlendioxid produziert.

Berücksichtigt man die Planungen von Vorgin Galactic, dass in nicht allzu ferner Zukunft zwei Flüge pro Tag durchgeführt werden sollen, ergibt sich alleine aus dieser Betrachtung ein jährlicher CO2-Ausstoß von 2100 Tonnen (600 mal 6 mal 360 Kilogramm). Als Vergleichswert soll hier der Kohlenstoffdioxidausstoß des gesamten Verkehrs in der Bundesrepublik Deutschland nach Angaben des Bundesumweltamtes von 2004 dienen: 173 Millionen Tonnen (wobei internationale Flugreisen nicht berücksichtigt sind, jedoch Straßen- und Bahnverkehr, sowie Inlandsflüge). Dafür sind in dieser Statistik auch die klimaschädigenden Auswirkungen anderer Gase wie etwa Methan enthalten.

Allerdings ist bei einer Beurteilung der klimaschädigenden Wirkung der Abgase aus dem Weltraumtourismus zusätzlich zu berücksichtigen, dass sie nicht am Boden, sondern in anderen Luftschichten freigesetzt werden, so dass deren Schädlichkeit anders bewertet werden muss. Außerdem befindet sich das Programm der dreitägigen Vorbereitungszeit erst in der Entwicklungsphase. Eine Möglichkeit wäre, dass dann auch Parabelflüge in das Programm aufgenommen würden, die ebenfalls klimaschädigende Gase ausstoßen würden. Und nicht zuletzt muss natürlich auch die Anreise zum Raumhafen in der Mojave-Wüste in der Bilanz berücksichtigt werden.

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