Externe Effekte durch Weltraumschrott. Eine umweltökonomische Betrachtung

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Bedeutung des Themas
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise

2 Anwendbarkeit Umweltökonomik
2.1 Weltraumschrott - Neues Thema mit bekanntem Problem.
2.2 Dreieck der Nachhaltigkeit
2.3 Weltraum Allmende
2.4 Prisoner Dilemman und Trittbrettfahrer Problematik
2.5 Fazit zur Anwendbarkeit

3 Vorliegen von Marktversagen
3.1 Informationsverteilung
3.2 Güterart
3.3 Externalität
3.4 Marktmacht
3.5 Fazit zum Vorliegen von Marktversagen

4 Instrumente der Marktregulierung
4.1 Verbote (Prohibitiv)
4.2 Coase-Theorems (Eigentumslösung)
4.3 Zertifikathandel (Mengenlösung)
4.4 Pigou-Steuer (Preislösung)
4.5 Fazit Instrumente der Marktregulierung

5 Fazit und Ausblick
5.1 Privatisierung
5.2 Leap-Frog
5.3 Zukünftige Forschung

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Monthly Number of Objects in Orbit Earth (NASA, 2018)

Abbildung 2: Integratives Nachhaligkeitsdreieck (Von Hauff & Schiffer, 2013)

Abbildung 3: Neue Mitarbeiter in Kommerziellen RFU (Statista, 2019b)

Abbildung 4: Weltraumflügen mit Touristen Virgin Galactic (Statista, 2019)

Abbildung 5: Anzahl erfolgreicher Raketenstarts von SpaceX (Statista, 2019)

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Forschungsfragen (Eigene Darstellung)

Tabelle 2: Prisoners Dilemma mit fiktiven Zahlen in Mrd. USD (Eigene Darstellung)

Tabelle 3: Güterarten (Eigene Darstellung nach Randall, 1983)

Tabelle 4: Ergebnisse der Prüfung von Marktversagen (Eigene Darstellung)

Tabelle 5: Instrumente Überblick (Eigene Darstellung)

1 Einleitung

1.1 Bedeutung des Themas

In den letzten zehn Jahren hat sich die Menge des in der Erdumlaufbahn fliegende Weltraumschrott mehr als verdoppelt(The Economist, 2019). Jeden Tag werden laut NASA (National Aeronautics and Space Administration) circa ein bis zwei Tonnen Umweltschrott emittiert(The Economist, 2018b). Auch die ESA (European Space Agency) hat das Problem erkannt und warnt vor einer erheblicher Gefährdung von Astronauten. Eine besondere Gefahr geht dabei nicht nur durch das steigende Schrottvolumen, sondern vor allem durch einen möglichen Schneeballeffekt aus. Dabei koaliert Weltraumschrott mit Weltraumschrott. So wird durch die Zersplitterung ein exponentiell steigender Anzahl an Schrotteilen produziert(Liou, 2006). Dies könnte die staatliche und kommerzielle Nutzung des Orbits irreversibel beeinträchtigen(Schildknecht, 2007).

Dem entgegenwirken soll ein von der ESA finanziertes Programm. Dieses Jahr startet das „ClearSpace-1“ Vorhaben, das ab 2025 die Weltumlaufbahn aufräumen soll(The Economist, 2018a). Ausgestattet wird das Projekt mit rund 120 Millionen Euro Startkapital an Steuergeldern, denn der Weltraumschrott entwickelt sich mittlerweile zu einem erheblichen Problem(Wormnes et al., 2013). Bereits 2014 musste die ISS (International Space Station) ein riskantes Ausweichmanöver vollziehen, um einer lebensgefährlichen Kollision mit Weltraumschrott zu entgehen(Covault, 2007). Vorfälle dieser Art sind keine Ausnahme. Immer häufiger werden Satelliten zu Ausweichmanövern gezwungen, um Schäden in Multimillionen Höhe zu vermeiden. Zur Prävention gründete die NASA 2003 eigens das ODPO (Orbital Debris Program Office), um die umherfliegenden Schrotteile dauerhaft unter Beobachtung zu stellen(Macauley, 2015).

Das Problem des Weltraumschrottes ist relativ neu. Während sich 1950 nach Angaben von ODPO kein einziges Teil Weltraumschrott in der direkten Umlaufbahn der Erde befand, so beobachtet die NASA dieses Jahr mehr als 20.000 Teile die bei einem Einschlag mit einem Satelliten den unabdingbaren Totalausfall bedeuten dürften. Hierbei handelt sich es aber nur um Objekte, die direkt gemessen und verfolgt werden können. Insgesamt befinden sich schätzungsweise mehr als 128 Millionen Trümmerteile mit einer Größe von weniger als einem cm Durchmesser, etwa 900.000 Trümmerteile mit einer Größe von ein bis zehn cm Durchmesser und etwa 34.000 Teile mit einer Größe von mehr als zehn cm Durchmesser in der Erdumlaufbahn. Hinzu kommen etwa 6.000 Satelliten von denen nur circa 2.500 noch aktiv eingesetzt werden(Mehrholz et al., 2002). Experten bezeichnen den Orbit bereits als Müllkippe(Schmundt, 2020).

Der Weltraummüll besteht dabei im Wesentlichen aus Raumschiffteilen, Raketenteilen oder Missionsteilen. Hinzu kommen Fragmente, die durch einen Zusammenstoß dieser Elemente entstehen. Mittlerweile sind diese über zehn cm großen Fragmente zum größten Anteilhaber am Weltraumschrott geworden. Im Jahr 2007 steigerte China die sich im Weltraum befindliche Menge an großteiligen Objekten um 25% mit einem einzigen Anti-Satelliten Test. Im Jahr 2018 musste das US-Unternehmen Swarm Technologies knapp eine Milliarden USD Strafe zahlen, da es vier kleine Satelliten ohne Genehmigung der US Behörden in den Weltraum entsandte(Coldewey, 2018). Die Genehmigung war dem Unternehmen vorher aufgrund der überhöhten Weltraumschrottemission entzogen worden. China und die USA zählen somit nicht nur beim CO2 sondern auch beim Weltraumschrott zu den größten Emittenten. Die USA sind mit knapp 1.000 und China mit knapp 400 Satelliten abgeschlagene Marktführer(Statista, 2019a). Die Zusammensetzung des Weltraumschrottes ergibt sich dabei wie folgt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung1: Monthly Number of Objects in Orbit Earth (NASA, 2018)

Wenngleich das Thema Weltraumschrott relativ neu ist, so ist lässt sich die Problematik durch bekannte Theorien der Umweltökonomik erklären(Salter, 2018; Seebass, 1992). Im Rahmen dieser Projektarbeit wird das Thema Weltraumschrott ökonomisch betrachtet, um so ein Problemverständnis aufzubauen und konstruktive Lösungsmöglichkeiten vorzuschlagen. Das sich die Problematik des Weltraumschrotts in Zukunft noch verstärken wird gilt unter Experten als sicher(Liou, 2006). Mit Space X oder Blue Origin drängen sich immer mehr private Anbieter auf dem Weltraummarkt. Diese haben vor allem ein Ziel – die Kostenreduktion.

1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise

Ziel dieser Arbeit ist die Ermittlung der umweltökonomischen Hintergründe des Thema Weltraumschrott. Dazu werden im Wesentlichen drei Fragestellungen, jeweils innerhalb eines Kapitels, beantwortet. Aufgrund der Neuheit und Komplexität der Thematik zielt diese Arbeit vor allem auf die wissenschaftliche Einordnung in den Gesamtkontext, nicht aber auf eine ökonometrische Detailbetrachtung der Fragestellungen.

Im ersten Schritt wird analysiert, inwiefern sich klassische Erkenntnisse aus der Umweltökonomik auf das neue Thema des Weltraumschrottes generell anwenden lassen. Dazu wird die allgemeine Problematik eingehend näher erläutert, um die Situation in den Gesamtkontext einzuordnen.

Im zweiten Schritt wird geprüft, ob eine konkretes Marktversagen in Bezug auf Weltraumschrott vorliegt. Um einen Eindruck zu gewinnen, ob die derzeitige Menge an Weltraumschrott pareto-ineffizient ist wird der Markt kurz bezüglich Informationsverteilung, Güterart, Externalitäten und Marktmach untersucht.

Im letzten Schritt werden konkrete Lösungsvorschläge bzw. Maßnahmen beleuchtet, um der Problematik des zunehmenden Weltraumschrottes entgegenzuwirken. Dazu werden Verbote, Eigentum, Zertifikate und Steuern in Betracht gezogen. Hier wird evaluiert, inwiefern die jeweiligen Maßnahmen zur Bewältigung der Problematik realisiert werden könnten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle1: Forschungsfragen (Eigene Darstellung)

Abschließend wird im Ausblick untersucht, inwiefern zukünftige Entwicklung die Ergebnisse beeinflussen könnten und welche Fragestellungen zukünftig von Relevanz sind.

2 Anwendbarkeit Umweltökonomik

Um die eingehende Fragestellung zu beantworten, wird zunächst der Sektor der Weltraumtechnik als Hauptemittent von Weltraumschrott und dessen Status-Quo genauer untersucht. Abschließend wird beispielhaft gezeigt, wie ökonomische Modelle auf den Sachverhalt angewendet werden können.

2.1 Weltraumschrott - Neues Thema mit bekanntem Problem

Um die eingehenden Fragestellungen zu beantworten, ist es wichtig die Situation der Weltraumindustrie in ihren Grundlagen besser zu verstehen. In den letzten Jahren ist der Anteil an Weltraumschritt durch den zunehmenden Satellitenbedarf massiv gestiegen(Mehrholz et al., 2002). Ein besonderes Problem stellt dabei die Gefahr der Übernutzung da (Schneeball Effekt). Der NASA-Wissenschaftler Donald J. Kessler erkannte das Problem bereits 1978. In dem auch als Kessler-Syndrom oder Kessler-Effekt bekannten theoretisches Szenario entsteht eine Kollisionskaskade oder Ablationskaskade(Adushkin, Veniaminov, Kozlov, & Silnikov, 2016). Das Szenario beschreibt, dass die Dichte von Objekten in einer erdnahen Umlaufbahn durch die Verschmutzung des Weltraums so hoch ist, dass eine Kettenreaktion ausgelöst wird. Dabei führt die Kollisionen zwischen Objekten zu einer Kaskade in der bei jeder weiteren Kollision Weltraummüll entsteht. Dieser neu entstandene Müll verursacht und erhöht die Wahrscheinlichkeit weiterer Kollisionen(Wormnes et al., 2013). Dies würde bedeutet, dass es zu einer teppichartigen Verteilung von Trümmern im Orbit kommt, die eine Weltraumaktivität, wie etwa die Verwendung von Satelliten oder Raketenstarts massiv erschwert. Dies würde die Nutzung des Weltraums für künftige Generationen deutlich erschweren(Liou, 2006).

Das Problem der Übernutzung ist in der Umweltökonomik nur allzu bekannt. Mit dem Thema beschäftigen sich Umweltökonomen beispielsweise bei der Übernutzung der Weltmeere(Berkes, 1985). Besonders schnell tritt das Problem der Übernutzung auf, wenn kein klarer Eigentümer auszumachen ist. Die Übernutzung durch Markteilnehmer verursachen im schlimmsten Fall irreversible Schäden. Ein Lösungsansatz ist es internationale Weltmeere teilweise zu privatisieren, um eine Länderzuständigkeit herzustellen (Quasi-Privatisierung). Weitere Maßnahmen sind klare Fischerquoten, sowie Verhandlungen(Berkes, 1985). Problematisch ist, dass diese Lösungsansätze nicht einfach auf den Weltraum übertragbar sind, da der Weltraum quasi mit einem unendlich schnell fließenden Weltmeer vergleichbar ist. Der individuelle Antrieb eine Übernutzung zu verhindern ist geringer als bei den Weltmeeren.

2.2 Dreieck der Nachhaltigkeit

Das Dreieck der Nachhaltigkeit (häufig auch Drei-Säulen-Modell) geht davon aus, dass nachhaltige Entwicklung nur durch das gleichzeitige Umsetzen von umweltbezogenen, wirtschaftlichen und sozialen Zielen realisiert werden kann(Von Hauff & Schiffer, 2013). Vergleichbar mit dem beim magischen Fünfeck der Volkswirtschaftslehre treten beim magischen Dreieck Zielkonflikte zwischen den Disziplinen auf. Die Magie dabei besteht darin die ökonomische, ökologische und soziale Komponente in Einklang zu bringen(Rogall & Oebels, 2010). Die Herausforderung des Dreiecks lässt sich anhand der Extrema perfekt auf den Sachverhalt des Weltraumschrottes anwenden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Integratives Nachhaligkeitsdreieck (Von Hauff & Schiffer, 2013)

Klar ist, dass das Optimum sich in einem Trade-off der drei Extrema darstellt. Die drei Pole werden kurz beispielhaft für den Sachverhalt Weltraumschrott erläutert.

[...]