28.08.2020 16:30 |

Per Laser

Weltraumschrott erstmals tagsüber beobachtet

Weltraumschrott stellt eine beträchtliche Gefahr für Satelliten dar. Die Bahnen des Mülls müssen unentwegt beobachtet werden, weil sonst Kollisionen drohen. Dank Forschern der Universität Bern kann man das jetzt erstmals auch tagsüber tun. Ihnen gelang es weltweit zum ersten Mal, die Distanz zu einem Weltraumschrott-Objekt mittels eines geodätischen Lasers bei Tageslicht zu bestimmen. Dadurch steigen die Messdaten und die Unfallrate sinkt.

Dass bei dem Thema Feuer im Dach ist, zeigte sich am 10. Februar 2009, als 800 Kilometer über Sibirien der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten Kommunikationssatelliten Kosmos 2251 zusammenstieß. Der Aufprall erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 11,7 Kilometern pro Sekunde und erzeugte eine Trümmerwolke aus mehr als 2000 Bruchstücken größer als zehn Zentimeter.

Innerhalb weniger Monate breiteten sich diese Trümmer weiträumig aus und drohen seither mit weiteren aktiven Satelliten zusammenzustoßen. Dieses Ereignis war ein Weckruf für sämtliche Satellitenbetreiber, aber auch für die Politik. „Die Problematik von sogenanntem Weltraumschrott - ausgedienten künstlichen Objekten im Weltraum - erhielt eine neue Dimension“, sagt Professor Thomas Schildknecht, der Leiter des Observatoriums Zimmerwald und Vizedirektor des Astronomischen Instituts der Universität Bern.

Dichtestress macht Ausweichmanöver notwendig
Auf manchen Umlaufbahnen herrscht inzwischen sogenannter Dichtestress. „Die Europäische Weltraumagentur ESA verarbeitet für ihre Satellitenflotte Tausende von Kollisionswarnungen pro Satellit und Jahr und führt Dutzende von Manöver pro Jahr durch“, schreiben die Berner Wissenschaftler. Meistens ist der potenzielle Kollisionspartner eines von rund 20.000 bekannten Raumschrott-Objekten („space debris“).

Bisher waren die Bahnen dieser Trümmer nur vergleichsweise rudimentär zu erfassen, „nur auf einige hundert Meter“, erklärt Schildknecht. Um zu entscheiden, ob ein teures Ausweichmanöver nötig ist, müsste man es aber genauer wissen. Und hier treten die Berner auf den Plan.

Bahngenauigkeit verbessern
Die „Satellite Laser Ranging“-Methode ist eine wirksame Technologie, um die Bahngenauigkeit auf wenige Meter zu verbessern. „Wir verwenden die Technik am Observatorium Zimmerwald seit Jahren, um Objekte, welche mit speziellen Laser-Retroreflektoren ausgerüstet sind, zu messen. Bis heute ist es nur wenigen Observatorien weltweit gelungen, mit speziellen, leistungsstarken Lasern Distanzen zu Weltraumschrott zu bestimmen“, so Schildknecht weiter. Zudem waren diese Messungen aus technischen Gründen bis dahin nur in der Nacht möglich.

Am 24. Juni gelang es den Forschern, weltweit erstmals überhaupt Tageslicht-Beobachtungen von Raumschrott-Teilen mittels eines geodätischen Lasers durchzuführen. Der Erfolg am Observatorium Zimmerwald war nur dank der Kombination von aktiver Verfolgung des Schrott-Teiles mittels einer hochsensitiven wissenschaftlichen CMOS-Kamera mit Echtzeit-Bildverarbeitung und einem digitalen Echtzeit-Filter zur Erkennung der vom Objekt reflektierten Photonen möglich.

„Die Möglichkeit am Tag zu beobachten erlaubt, die Anzahl Messungen zu vervielfachen“, sagt Schildknecht. „Es gibt ein ganzes Netzwerk von Stationen mit geodätischen Lasern, welche in Zukunft am Aufbau eines hochpräzisen Bahnkatalogs vom Raumschrott mitwirken könnten. Genauere Bahnen sind in Zukunft das ‘A und O‘, um Kollisionen zu vermeiden und die Sicherheit und Nachhaltigkeit im Weltraum zu verbessern.“

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