Raketenstarts hinterlassen Spuren in der Ionosphäre, das ist seit Langem bekannt. Bei der Mondmission Artemis II haben Forschende nun aber gleich mehrere Störungen über Nordamerika gemessen, und die stärkste entstand nicht beim Start. Wie groß sie war und was sie für die Satellitennavigation bedeutet.
Die Mondmission Artemis II hat die Ionosphäre über Nordamerika mehrfach aufgewühlt. Neben dem Start am 1. April 2026 lösten auch zwei spätere Triebwerkszündungen der Oberstufe wellenförmige Störungen in der elektrisch geladenen Schicht der oberen Atmosphäre aus. Die stärkste davon war laut einer Auswertung eines Teams der National Cheng Kung University in Taiwan und des Goddard-Raumfahrtzentrums der NASA bis zu neunmal so stark wie die Störung durch den Start selbst. Sie zog sich über mehr als 5.000 Kilometer quer über den Kontinent.
Die Arbeit ist bisher als Vorabfassung auf dem Preprint-Server der Amerikanischen Geophysikalischen Union erschienen und noch nicht von unabhängigen Fachleuten begutachtet. Ausfälle oder messbare Fehler bei der GPS-Navigation dokumentiert sie nicht. Die Autorinnen und Autoren sprechen aber von einem bisher einmaligen Fall: Zum ersten Mal habe eine einzelne Mission mehrere solcher Störungen über derselben Region erzeugt.
Wie die Forschenden die Störungen gemessen haben
Grundlage sind Daten von rund 3.500 Bodenstationen in Nord- und Südamerika, die im 30-Sekunden-Takt Signale der Satellitensysteme GPS, Glonass und Galileo aufzeichnen. Genutzt wurden unter anderem das Netz des Internationalen GNSS-Dienstes, die CORS-Stationen der US-Wetter- und Ozeanbehörde NOAA und das brasilianische Netz des Statistikinstituts IBGE. Aus den Laufzeitunterschieden der Signale lässt sich der sogenannte Elektronengehalt der Ionosphäre berechnen, gemessen in der Einheit TECU.
Beim Start selbst blieb die Störung schwach, mit höchstens rund 0,16 TECU. Deutlich stärker fiel sie bei der ersten Zündung der Oberstufe aus, die am 2. April um 0.23 Uhr Weltzeit die Bahn der Orion-Kapsel anhob. Diese Welle erreichte 2,5 bis 3,7 TECU und breitete sich mit rund 8,2 Kilometern pro Sekunde aus, fast so schnell wie das Raumschiff selbst. Die zweite Zündung, die Orion am 2. April um 23.49 Uhr Weltzeit auf Kurs zum Mond brachte, erzeugte eine weitere Welle mit 1,0 bis 2,4 TECU. Frühere Raketenstarts verursachten laut der Studie typischerweise Störungen von 0,5 bis 0,75 TECU.
Warum die Zündungen im All stärker wirkten als der Start
Auf den ersten Blick ist das überraschend, denn beim Start wird viel mehr Energie frei. Die Forschenden schätzen sie für die SLS-Rakete auf rund 7,9 Billionen Joule in acht Minuten, für die Oberstufe auf rund 270 Milliarden Joule in 18 Minuten. Der Unterschied liegt im Ort: Die Zündungen fanden in 190 bis 400 Kilometern Höhe statt, also direkt in der Ionosphäre. Dort wirken die Abgase unmittelbar auf das geladene Gas, während die Energie des Starts erst nach oben wandern muss.
Die Manöver hätten zudem Bereiche mit verringertem Elektronengehalt hinterlassen, schreiben die Autorinnen und Autoren. Diese Löcher in der Ionosphäre wollen sie in einer eigenen Studie untersuchen. Wie groß sie waren, geht aus der aktuellen Arbeit nicht hervor. Als Einschränkung nennen sie, dass die frühe Flugbahn rekonstruiert werden musste, weil öffentliche Bahndaten erst gut drei Stunden nach dem Start beginnen.
Was solche Störungen für GPS bedeuten
Die Ionosphäre lenkt und verzögert die Signale von Navigationssatelliten. Empfänger gleichen das mit einem Modell einer ruhigen Ionosphäre aus. Ist sie gestört, entstehen Fehler. Laut dem Weltraumwetter-Zentrum der NOAA liegen einfache Empfänger mit nur einer Frequenz normalerweise auf etwa einen Meter genau, bei schweren Sonnenstürmen kann die Abweichung aber auf Dutzende Meter steigen. Präzise Zweifrequenz-Empfänger können bei stark gestörter Ionosphäre das Signal verlieren.
Wie stark sich die Störungen durch Artemis II tatsächlich auf Positionsangaben ausgewirkt haben, untersucht die Studie nicht. Sie erwähnt nur am Rande, dass solche Effekte für Anwendungen der Satellitennavigation und für Kurzwellenfunk eine Rolle spielen können. Ein bekannter Vergleichsfall ist der Start einer Falcon-9-Rakete im August 2017. Laut einer Zusammenfassung der Amerikanischen Geophysikalischen Union riss er ein rund 900 Kilometer breites Loch in die Ionosphäre, in dem der Elektronengehalt um bis zu 70 Prozent sank. Den möglichen Navigationsfehler schätzten die Forschenden damals auf etwa einen Meter.
Was Artemis II war
Artemis II war der erste bemannte Flug zum Mond seit mehr als 50 Jahren. An Bord der Orion-Kapsel umrundeten Reid Wiseman, Victor Glover und Christina Koch von der NASA sowie Jeremy Hansen von der kanadischen Raumfahrtagentur den Mond. Gestartet ist die Mission laut NASA am 1. April 2026 vom Kennedy Space Center in Florida, die Wasserung folgte am 10. April nach gut neun Tagen.
Für künftige Missionen ist die Frage, wie stark Raketen die obere Atmosphäre beeinflussen, durchaus relevant. Mit der wachsenden Zahl an Starts, auch durch private Anbieter, nehmen solche menschengemachten Störungen zu. Die neue Auswertung zeigt, dass dabei nicht nur der Start zählt, sondern auch jedes Manöver, das ein Raumschiff noch innerhalb der Ionosphäre ausführt.
Quellen
Choi, Lin, Rajesh u. a. (National Cheng Kung University, NASA Goddard, Vorabfassung): Rare multiple ionospheric disturbances observed during the Artemis-II Lunar flyby voyage (2026)
NASA: Artemis II: NASA's First Crewed Lunar Flyby in 50 Years (2026)
NOAA Space Weather Prediction Center: Space Weather and GPS Systems
Eos (American Geophysical Union): Understanding the Effects of Anthropogenic Space Weather (1. Mai 2018)