Die "Achillesferse" der Satellitenkommunikation

Wir leben in einer bisher nie dagewesenen vernetzten Welt. Von den faseroptischen Netzwerken auf der Erde bis zu den tief unter dem Meer liegenden Kabeln, von den Satellitenkonstellationen in der Nähe der Erdoberfläche bis zu den Datencentern am Rand des Clouds und an den Endpunkten – all diese Infrastrukturen bilden das Nervensystem, auf dem die moderne Gesellschaft aufbaut. Navigation, Zeitübertragung, Kommunikation, Zahlung, Medizin, Bildung, Katastrophenreaktion … Jede Sekunde strömt eine gigantische Datenmenge in den digitalen Leitungen.

Je stärker wir jedoch auf eine ununterbrochene Verbindung angewiesen sind, desto eher müssen wir uns einer grausamen Wahrheit stellen: Diese Lebensader ist nicht unbesiegbar.

Eine Sonnenflaresausbreitung kann die Satellitensignale „taub“ machen; Ein unterseeisches Kabel, das von Vulkanasche bedeckt wird, reicht aus, um ein Land über einen langen Zeitraum vom Internet zu trennen; Eine Hitzewelle kann das Datencenter „erschöpfen“ und ausfallen lassen – ganz zu schweigen von den systemischen Risiken, die durch den Zusammenschluss von Kriegen, geopolitischen Konflikten und extremen Wetterbedingungen entstehen. Und all diese Risiken haben für kleine Inselentwicklungsländer und die am wenigsten entwickelten Länder eine besonders tödliche Verstärkungswirkung.

Das Welt-Telekommunikations- und Informationsgesellschaftstag 2026 mit dem Thema „Digitale Lebensader: Stärkung der Resilienz in einer vernetzten Welt“ soll der Welt einen schlagkräftigen Hinweis geben: Eine einfache Verbindung reicht nicht aus. Wir müssen die Verbindung widerstandsfähig machen. Resilienz ist keine überflüssige Luxusanforderung, sondern eine lebenswichtige Notwendigkeit. Dies erfordert die gemeinsame Aktion von Regierungen, Branchen und Gemeinschaften – von der Einrichtung eines transnationalen Warnmechanismus für Weltraumwetter bis zur Beseitigung der Schwächen bei der Reparatur von unterseeischen Kabeln; von der Gestaltung von grünen Datencentern, die Hitze und Überschwemmungen widerstehen, bis zur Schaffung eines integrierten Notfallkommunikationsnetzes aus Luft, Weltraum und Erde.

China hat nie an dieser Resilienzrevolution fehlgemacht. Von Wenchuan bis Zhengzhou, von Jishishan bis an die Frontlinien der Taifune – das Notfallkommunikationssystem hat sich in der Praxis verbessert; China Telecom hat eine spezialisierte Tochtergesellschaft für Notfallkommunikation gegründet, die Kurzmitteilungsfunktion von Beidou hat sich in Millionen von Haushalten etabliert, und die Technologie der „Kommunikation ohne Netz“ hat den Übergang vom Labor in die Katastrophengebiete geschafft. Aber das Bauen eines globalen digitalen Widerstandsfähigkeitsgebäudes erfordert die Mitwirkung jedes Landes, jeder Firma und jedes Bürgers.

Digitale Resilienz unterstützt eine allgemein sinnvolle Vernetzung und ermöglicht es jedem, sicher, wirtschaftlich und effektiv auf das Internet zuzugreifen und es zu nutzen. Echter Fortschritt besteht nicht darin, in den ruhigsten Zeiten die schnellsten Daten zu genießen, sondern darin, in kritischen Momenten sicherzustellen, dass kein Leben wegen eines Netzausfalls vergessen wird. Das Schützen der digitalen Lebensader bedeutet das Schützen der gemeinsamen Zukunft der Menschheit.

Im Weltraum entsteht durch die zunehmende Anzahl von Satelliten eine wichtige „Lebensader“ für die menschliche Kommunikation. Diese Linie überwindet geografische Barrieren, topografische Beschränkungen sowie die Auswirkungen von Naturkatastrophen wie Überschwemmungen und Erdbeben, so dass Menschen auch in Wüsten, Ozeanen oder Wüstengebieten online bleiben und auf Schlüsseldienste wie Navigation und Zeitübertragung zugreifen können.

Allerdings ist die Satellitenkommunikation nicht unbesiegbar.

Einerseits ist sie von der Weltraumwetterlage beeinflusst. Der „Carrington-Ereignis“ vor über 160 Jahren war der stärkste Sonnensturm, den die Menschheit je registriert hat, und hat weltweit die Telegrammkommunikation weitgehend lahmgelegt. Wenn ein solches extremes Ereignis heute eintreten würde, könnten viele Satelliten ausfallen. Tatsächlich beeinträchtigen ähnliche Ereignisse weiterhin die Stabilität und Qualität der Satellitenkommunikation, und die Menschheit scheint hilflos dagegen zu sein.

Andererseits spielen auch menschliche Faktoren eine Rolle. Mit der zunehmenden Erkundung des Weltraums durch die Menschheit steht die Weltraumumgebung unter dem doppelten Druck von „Ansammlung von Weltraumschrott“ und „Explosion von großen Satellitenkonstellationen“. Das Risiko von Störungen und Kollisionen untereinander ist erheblich größer als früher. Das Fehlen von „Weltraumverkehrsregeln“ bringt der Satellitenkommunikation eine tödliche Bedrohung mit sich, und in dieser Hinsicht hätte die Menschheit mehr tun können.

Angst vor einer „schlechten Laune“ der Sonne

Das Universum ist nicht „ruhig“. Die Sonne hat oft „Launen“, und Sonnenflecken, Sonnenflares und Koronamaterieauswurfe sind alle Faktoren, die die stabile Funktion des Satelliteninternets beeinträchtigen können.

Im Mai 1844 wurde die erste Telegramme in der menschlichen Geschichte verschickt, was das Beginn der praktischen Anwendung der Telegrammtechnik markiert und als Ausgangspunkt der modernen Kommunikation angesehen wird. Fünfzehn Jahre später, im Jahr 1859, brach der stärkste Sonnensturm seit den Beobachtungsaufzeichnungen aus, der einen extrem starken geomagnetischen Sturm verursachte und die damalige drahtgebundene Telegrammnetzwerke vernichtend traf: Die Telegrammgeräte sprühten Funken oder schmolzen sogar, die Telegrammisten wurden elektrisch geschockt, und das Telegrammpapier brannte an. Dies ist das berühmte „Carrington-Ereignis“.

Seitdem hat die Menschheit keinen so starken Sonnensturm mehr erlebt, aber die „Laune“ der Sonne ist immer noch „schlecht“, und Elon Musk hat dies „sehr stark gespürt“.

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Forscher des Goddard Space Flight Centers der USA und der Universität von Maryland haben im vergangenen Jahr in der Schweizer Zeitschrift „Frontiers in Astronomy and Space Sciences“ einen Artikel veröffentlicht, in dem sie feststellen, dass zwischen 2020 und 2024 insgesamt 1.190 Satelliten aus der äußerst niedrigen Erdorbit abgestürzt sind, darunter 583 Starlink-Satelliten, was die Hälfte ausmacht.

Nur im Jahr 2024 stürzten 316 Starlink-Satelliten ab, weit mehr als die Summe der Jahre 2020 bis 2023. Der Grund dafür ist, dass das Jahr 2024 der Höhepunkt des Sonnenaktivitätszyklus war. Die Sonnenstrahlung hat die obere Atmosphäre der Erde erwärmt und sie expandiert, was den Flugwiderstand der Satelliten in niedrigen Orbits (wie Starlink) erhöht hat und dazu geführt hat, dass die Satellitenbahnen abgesenkt und sogar die Satelliten abstürzten – ähnlich wie ein Fahrrad, das in den Sand fährt, wird durch den Widerstand langsamer und kann sogar umfallen.

Die Studien zeigen auch, dass die Auswirkungen von Sonnenstürmen auf Satelliten in verschiedenen Orbits und Positionen nicht gleichmäßig sind. Satelliten in bestimmten Gebieten oder Orbits werden stärker gestört, was zu deutlichen räumlichen Unterschieden in der Leistung des gesamten Satellitennetzes führt.

Die Sonnenaktivität kann auch die Ausbreitung von Funkwellen direkt beeinflussen und die verschiedenen Dienste, die auf Satellitenkommunikation und Navigation beruhen, stören.

Im Dezember 2006 brach eine beispiellose starke Sonnenflaresausbreitung aus, die starke Sonnenfunksignale und Rauschen erzeugte. Die Frequenz deckte genau den Frequenzbereich des GPS-Signals ab. Diese „Gleichfrequenzstörung“ führte zu einer starken Abschwächung des GPS-Empfängersignals in einem großen Bereich, eine Verringerung der Positionsgenauigkeit und sogar einem vollständigen Ausfall der Funktion. Im September 2017 brach auf der Sonne eine Flare der Stärke X9.3 aus, die die Ionosphäre stark gestört hat und den Positionsfehler des GPS um das Dreifache erhöht hat.

Der Bericht „When Digital Systems Fail: Potential Risks in the Digital World“ der Internationalen Fernmeldeunion, des Büros der Vereinten Nationen für Katastrophenrisikoreduktion und der Paris School of International Affairs weist darauf hin, dass ein schwerer Sonnensturm Satelliten lahmlegen, Navigationssysteme unterbrechen und das Stromnetz instabil machen kann, und die Wiederherstellung kann Monate dauern.

Der Sonderbeauftragte des Generalsekretärs der Vereinten Nationen für Katastrophenrisikoreduktion, Kamal Kishore, hat zuvor öffentlich erklärt: „Bei der Planung, dem Bau und der Wartung digitaler Infrastrukturen müssen sowohl jetzt als auch in Zukunft die systemischen Risiken vollständig berücksichtigt werden. Digitale Infrastrukturen müssen widerstandsfähige Infrastrukturen sein.“

Der immer chaotischere Weltraum

Die Satellitenkommunikation wird nicht nur von Weltraumwetterereignissen bedroht, sondern auch von den von der Menschheit hergestellten Satelliten, Raketen und dem daraus resultierenden Weltraumschrott. Insbesondere in der heutigen Zeit der beschleunigten Einrichtung großer Satellitenkonstellationen wird der Weltraum immer enger, und das Kollisionsrisiko zwischen Weltraumobjekten wird immer deutlicher.

Die Satelliten, die im Weltraum umlaufen, haben jeweils ihre eigenen „Fahrbahnen“. Je nach Höhe des Orbits werden sie hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: Einerseits sind es die Satelliten im geostationären Orbit (GSO), die etwa 36.000 Kilometer von der Erde entfernt sind und sich relativ zur Erde stillstehen, wenn sie in diesem Orbit umlaufen; andererseits sind es die Satelliten im nicht-geostationären Orbit (NGSO), einschließlich der Satelliten im niedrigen Erdorbit (LEO, 300 bis 2.000 Kilometer) und im mittleren Erdorbit (MEO, 2.000 bis 36.000 Kilometer).

Der geostationäre Orbit mit begrenzten Ressourcen und Kapazitäten ist bereits wie ein „voll geparkter Parkplatz“ und sehr überfüllt. Vor einigen Monaten auf einer Konferenz hat Lü Jingwei, stellvertretender Generaldirektor von China Satcom, erklärt, dass es weltweit über 600 Satelliten im hohen Orbit gibt, im Durchschnitt 1,7 Satelliten pro Grad des Orbits, und auf den beliebtesten Orbits sind sogar bis zu 7 Satelliten zusammengeschart.

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Im Vergleich zum GSO kann der NGSO weitaus mehr Satelliten aufnehmen, aber er kann immer noch nicht die enorme Nachfrage, die durch die Boomphase der niedrigen Orbitkonstellationen entsteht, befriedigen. Das Problem des „zu vielen Munde und zu wenig Suppe“ wird immer deutlicher.

„Der niedrige Erdorbit wird von kosmischen Strahlen, Weltraumionen und anderen Faktoren beeinflusst. Die wirklich hochwertigen Orbit- und Frequenzressourcen sind nicht so reichhaltig wie man denkt. Es wird allgemein angenommen, dass er etwa 60.000 Satelliten aufnehmen kann. In Zukunft könnte die Kapazität mit dem Fortschritt der Technologie erhöht werden.“ Ein Technischer Direktor eines chinesischen Satelliteninternetunternehmens sagte einem Reporter der IT Times. Andere Meinungen gehen davon aus, dass der niedrige Erdorbit bei 100.000 Satelliten gesättigt sein könnte.

Allerdings reichen weder 60.000 noch 100.000 Satelliten aus, um den „Appetit“ der Branche zu stillen. Ende 2024 bis Anfang 2025 haben mehrere Länder der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) Konstellationssatelliten mit einer Anzahl von über 100.000 angemeldet, und China hat auch Frequenz- und Orbitressourcen für über 200.000 Satelliten angemeldet.

Der Weltraum wird nicht nur durch die zunehmende Anzahl von Satelliten enger, sondern auch durch eine große Menge an Schrott. Die relevanten Daten zeigen, dass die Anzahl der umlaufenden Schrottstücke mit einer Größe von über 10 Zentimetern bereits über 12.000 erreicht hat, was der Anzahl der Satelliten im niedrigen Orbit entspricht, und diese Schrottstücke sind hauptsächlich in den mittleren und niedrigen Orbits konzentriert – dies ist genau der Kernbereich für die bemannte Raumfahrt, die Kommunikationssatelliten und die Fernerkundungssatelliten.

Die Weltraumumgebung steht unter dem doppelten Druck von „Ansammlung von Schrott“ und „Explosion von großen Satellitenkonstellationen“. Das Kollisionsrisiko zwischen Weltraumobjekten hat deutlich zugenommen und stellt eine ernsthafte Bedrohung für die Weltraumfahrzeuge im Orbit, die Astronauten und die Sicherheit auf der Erde dar. Es gibt unzählige relevante Fälle: Im Februar 2009 kollidierte der amerikanische Kommunikationssatellit Iridium 33 mit dem russischen abgestürzten Satelliten Kosmos-2251 und erzeugte Tausende von Schrottstücken, die die Satelliten im gleichen Orbit über einen langen Zeitraum bedroht haben; Im September 2019 hat der europäische Wettersatellit Aeolus eine Notmanöver durchgeführt, um eine Kollision mit einem Starlink-Satelliten zu vermeiden; Im Juli und Oktober 2021 hat der Starlink-Satellit zweimal das chinesische Raumstation näherungsweise erreicht, was die Raumstation gezwungen hat, Notmanöver zur Kollisionsvermeidung durchzuführen; Im Jahr 2024 ist der Hochleistungs-Satellit Intelsat 33e der amerikanischen International Communications Satellite Corporation aus unbekannten Gründen zerbrochen und hat eine große Menge an Schrott erzeugt.

Nur „Notfallkollisionsvermeidung“, aber keine „Verkehrsregeln“

Die Weltraum-„Verkehrs“-Umgebung wird immer komplexer, und das Kollisionsrisiko nimmt stetig zu. Derzeit ist die Situation jedoch immer noch so, dass es nur Notfallkollisionsvermeidung gibt, aber fast keine Verkehrsregeln. Der oben erwähnte Technische Direktor hat dies bildlich verglichen: „Es ist wie auf einer überfüllten Straße, wo zwei Autos (Satelliten oder Weltraumfahrzeuge) aufeinander zu kommen und sich immer nähern. Derzeit hängt es hauptsächlich von