Na een korte levensduur van vijf jaar vallen satellieten terug naar de aarde en verbranden in de atmosfeer, waarbij kleine deeltjes aluminiumoxide aanzienlijke schade aan de beschermende ozonlaag toebrengen.
Op dit moment is de ruimte om de aarde al drukbezet. Maar naar verwachting zal het er alleen maar drukker worden. De komende jaren worden naar schatting duizenden satellieten gelanceerd om internetdiensten te leveren. Deze satellieten hebben echter een keerzijde. Ze lijken namelijk het herstel van het ozongat ernstig in gevaar te kunnen brengen.
Lancering van duizenden satellieten
Momenteel bevinden zich zo’n 8.100 objecten in een lage baan om de aarde. 6000 daarvan zijn Starlink-satellieten, die in de afgelopen jaren zijn gelanceerd. En hier blijft het niet bij. De groeiende vraag naar wereldwijde internetdekking bevordert een snel toenemend aantal lanceringen van kleine internetsatellieten. Zo is SpaceX van plan om nog eens 12.000 Starlink-satellieten af te vuren. En uiteindelijk zullen er mogelijk zelfs 42.000 rond de aarde cirkelen. Ook andere bedrijven, zoals Amazon, zijn van plan constellaties van 3.000 tot 13.000 satellieten te lanceren. En dat kan behoorlijk wat consequenties hebben.
Korte levensduur
Internetsatellieten hebben een korte levensduur van ongeveer vijf jaar. Bedrijven moeten dan ook regelmatig nieuwe exemplaren in een baan om de aarde krijgen om hun internetdiensten draaiende te houden. Maar geheel zonder gevolgen is dit niet. Als oude satellieten namelijk in de atmosfeer vallen en verbranden, laten ze kleine deeltjes aluminiumoxide achter. En dat is slecht nieuws voor de ozonlaag, die de aarde beschermt tegen schadelijke UV-straling.
Ozon is een molecuul dat is opgebouwd uit drie zuurstofatomen en is te vinden in de stratosfeer: een op ongeveer 40 kilometer hoogte gelegen laag in de aardatmosfeer. Daar vormt het de zogenoemde ‘ozonlaag’ die het oppervlak van onze planeet beschermt tegen schadelijke UV-straling en het leven op aarde mogelijk maakt. In de jaren tachtig van de vorige eeuw ontdekten onderzoekers dat deze belangrijke ozonlaag ernstig is aangetast door bepaalde drijfgassen (cfk’s) die onder meer massaal werden toegepast in spuitbussen en koelkasten. Wanneer deze ckf’s in de ozonlaag terecht komen, worden ze – onder invloed van UV-straling – afgebroken, waardoor chloorradicalen ontstaan die op hun beurt de ozonmoleculen weer afbreken. Met name boven Antarctica was de concentratie ozon hierdoor zodanig afgenomen dat er ook wel gesproken werd van een ‘gat in de ozonlaag’. Dit ‘gat’ – dat dus geen echt gat is, maar een gebied waarin de concentratie ozon simpelweg veel kleiner is dan normaal – ontstaat tegen het einde van de winter, wanneer de zon dit deel van de stratosfeer weer gaat beschijnen en de drijfgassen opbreekt, zodat ozonvernietigende stoffen ontstaan. In reactie op de ontdekking van dit ‘gat in de ozonlaag’ werd het Montreal Protocol opgesteld, waarin landen wereldwijd beloofden de productie van ozonvernietigende stoffen terug te schroeven.
Aluminiumoxiden veroorzaken chemische reacties die de stratosferische ozonlaag afbreken. Deze oxiden reageren niet direct met ozonmoleculen, maar stimuleren destructieve reacties tussen ozon en chloor, wat leidt tot afbraak van de ozonlaag. En omdat aluminiumoxiden niet worden opgebruikt, kunnen ze decennialang doorgaan met het vernietigen van ozonmoleculen terwijl ze door de stratosfeer worden verspreid. Recent onderzoek heeft aangetoond dat de hoeveelheid van deze oxiden tussen 2016 en 2022 acht keer is toegenomen. De verwachting is dat de hoeveelheid zal blijven stijgen door de snelle toename van satellieten in een baan rond de aarde.
Ozonlaag
De bevindingen, gepubliceerd in het vakblad Geophysical Research Letters, zijn tamelijk verontrustend. Want dankzij het Montreal Protocol uit 1987 lijkt het gat in de ozonlaag juist te herstellen. Overheden beloofden met hun handtekening dat ze de productie van stoffen die de ozonlaag aantastten – zoals cfk’s – zouden uitfaseren. En de effecten daarvan worden nu langzaam maar zeker zichtbaar. Het ozongat is nu namelijk een stuk kleiner en de verwachting is dat het binnen vijftig jaar volledig zal zijn hersteld. Maar de onverwachte toename van aluminiumoxiden zou nu weleens roet in het eten kunnen gooien.
Cijfers
Tot op heden is er weinig aandacht besteed aan de vervuiling die ontstaat wanneer satellieten neerstorten en verbranden in de bovenste lagen van de atmosfeer. Maar de nieuwe studie benadrukt nu de urgentie van dit probleem. Als een kleine satelliet van 250 kilogram vergaat, worden er 30 kilogram aluminiumoxiden geproduceerd, zo berekenden de onderzoekers. De meeste van deze deeltjes worden gecreëerd in de mesosfeer, 50 tot 85 kilometer boven het aardoppervlak. In 2022 werd er 17 metrische ton aan aluminiumoxide-nanodeeltjes vrijgegeven in de atmosfeer door satellieten die naar beneden vielen. Volgens de onderzoekers zullen er jaarlijks naar schatting 360 metrische ton aan aluminiumoxiden worden vrijgegeven wanneer alle geplande satellietconstellaties operationeel zijn. Dat is een stijging van 646 procent (!) vergeleken met natuurlijke niveaus in de atmosfeer.
Het betekent dat internetsatellieten het herstel van de kwetsbare ozonlaag weleens behoorlijk in de weg kunnen gaan zitten. “Pas de laatste jaren zijn mensen gaan beseffen dat dit een probleem zou kunnen worden,” zegt onderzoeker Joseph Wang. “Wij zijn een van de eerste teams die hebben gekeken naar wat de implicaties van deze feiten zouden kunnen zijn.” En zoals het er nu naar uit ziet, blijken de consequenties aanzienlijk. De bal ligt dan ook nu weer bij SpaceX en andere bedrijven die van plan zijn om internetsatellieten te lanceren, om te kijken wat zij kunnen doen om verdere schade aan de ozonlaag te voorkomen.
