Der Mond von der Orion-Kapsel Artemis 1 aus gesehen am 5. Dezember 2022, kurz vor dem Ende der Mission.(Bildnachweis: NASA)
Da der Weltraum um die Erde immer mehr mit vom Menschen verursachtem Müll übersät ist, verstärken Wissenschaftler ihre Bemühungen, Satelliten in Echtzeit zu schützen.
Das neueste Ergebnis dieser Bemühungen sind neue Algorithmen, die an der University of Central Florida (UCF) entwickelt werden, um Raumfahrzeuge automatisch zu überwachen und vor dem Zusammenstoß mit Satelliten und Asteroiden im zislunaren Raum zu schützen – dem Bereich zwischen Erde und Mond, der unter dem Gravitationseinfluss beider Himmelskörper steht.
Da der zislunare Raum so groß ist, ist die Verfolgung und Vorhersage der Umlaufbahnen von Satelliten, verbrauchten Raketenstufen und Asteroiden eine schwierige Aufgabe, sagen die Wissenschaftler.
Die bestehende Infrastruktur „ist nicht in der Lage, den cislunaren Raum ausreichend abzudecken“, so Tarek Elgohary, außerordentlicher Professor für Luft- und Raumfahrttechnik, in einer Erklärung der UCF. „Es besteht ein Bedarf an schnellen und genauen Lösungen zur Quantifizierung von Unsicherheiten, um die Vorhersagen zu verbessern und Informationen über den Weltraum bereitzustellen, da es keine kontinuierliche Abdeckung gibt.
Die neuen Algorithmen sind für die autonome Verfolgung von Objekten und die Vorhersage von Kollisionen in der erdnahen Umlaufbahn (Low Earth Orbit, LEO) konzipiert, die in den kommenden zehn Jahren zunehmend überfüllt sein wird. Elgohary sagte, dass dieselben Tools, deren Entwicklung größtenteils vom Air Force Office of Scientific Research in Virginia finanziert wird, auch zur Überwachung von Schiffen auf See, zur Vorhersage ihrer Wege und zur „Erkennung verdächtigen Verhaltens in Echtzeit“ eingesetzt werden könnten.
„Der Weltraum und der maritime Bereich haben viele Gemeinsamkeiten, was das Fehlen einer kontinuierlichen Erfassung von Raumfahrzeugen oder Schiffen, die Größe des Suchbereichs und die Notwendigkeit der Fähigkeit zur Vorhersage von Manövern angeht“, so Elgohary in der Erklärung. „Maritime Domain Awareness kann kürzere Zeiträume erfordern, aber mit der Ausweitung der Weltraummissionen haben sich die Operationen der Space Domain Awareness von Wochen und Tagen auf Stunden und Minuten reduziert.“
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24-7 Rushhour im Weltraum
Im vergangenen Jahr ist die Zahl der Satelliten, die unseren Planeten umkreisen, um fast 3.000 gestiegen – 15 % mehr als im Jahr 2022, wie aus einem im April veröffentlichten Bericht von Slingshot Aerospace hervorgeht. Von den insgesamt mehr als 12.500 Satelliten in der Umlaufbahn sind 3.000 inaktiv und „nehmen wertvollen Platz weg“, so Melissa Quinn, Geschäftsführerin von Slingshot, in einer Pressemitteilung.
Obwohl die große Mehrheit dieser inaktiven Satelliten am Ende ihrer Lebensdauer in eine „Friedhofsumlaufbahn“ zurückversetzt wurde, ist der durchschnittliche Abstand zwischen den Satelliten in der Umlaufbahn im vergangenen Jahr aufgrund des starken Anstiegs der Satellitenstarts geschrumpft, und es wird erwartet, dass sich dieser Trend fortsetzen wird, da weiterhin neue Raumfahrzeuge in die Umlaufbahn gebracht werden, so der Bericht.
„Die Industrie sagt schon seit Jahren, dass der Weltraum immer mehr überfüllt wird, aber jetzt setzt sich die Realität durch, und es wird Druck ausgeübt, um das zunehmende Risiko in der Umlaufbahn anzugehen“, sagte Quinn. „Mit der zunehmenden Überfüllung des LEO besteht ein echtes Risiko für Satelliten, die wertvolle Dienste wie Internet, Wettervorhersage und Landnutzungsüberwachung anbieten.“
„Dies zeigt, wie wichtig es ist, zusammenzuarbeiten, um das tägliche Leben auf der Erde zu schützen“, fügte sie hinzu.
Experten schlagen schon seit Jahren Alarm wegen der schädlichen Auswirkungen der wachsenden Zahl von Weltraumschrott. Im Oktober letzten Jahres haben Forscher, die die Anträge bei der Internationalen Fernmeldeunion (ITU), einer Agentur der Vereinten Nationen, die für die Vergabe von Satellitenkapazitäten in der Umlaufbahn zuständig ist, analysierten, festgestellt, dass mehr als eine Million Satelliten für den Einsatz im Weltraum vorgeschlagen wurden.
„Wenn auch nur ein Teil dieser Million Satelliten tatsächlich gestartet wird, sind nationale und internationale Regeln erforderlich, um die damit verbundenen Nachhaltigkeitsherausforderungen wie Kollisionsrisiken, Lichtverschmutzung und Wiedereintrittsrisiken anzugehen“, erklärte Andrew Falle, Forscher am Outer Space Institute der University of British Columbia und Hauptautor der neuen Studie, damals gegenüber kosmischeweiten.de.
Und in diesem Monat kam ein NASA-Bericht zu dem Schluss, dass die Verkürzung der Zeitspanne für den Abwurf ausgedienter Raumfahrzeuge auf weniger als fünf Jahre eine der kosteneffizientesten Möglichkeiten ist, den Schrott in der Erdumlaufbahn zu reduzieren. Der Bericht basiert auf einer Simulation der Entwicklung des Weltraummülls über einen Zeitraum von 30 Jahren und der finanziellen Kosten, die den Satellitenbetreibern durch Manöver zur Vermeidung missionsbeendender Kollisionen mit anderen Satelliten oder Trümmern entstehen. Der Bericht kommt auch zu dem Schluss, dass eine Just-in-Time-Kollisionsvermeidung, die Trümmer aus der Kollisionsbahn drängt, und die Entfernung von zentimetergroßen Trümmern aus der Umlaufbahn „einen Nutzen bringen kann, der 300- bzw. 100-mal höher ist als die Kosten“.
Es bleiben Fragen zu den Auswirkungen der Wiedereintritte von Satelliten in die Erdatmosphäre. Im Oktober letzten Jahres berichtete eine Gruppe von Forschern, dass sie in der Stratosphäre, in der sich die empfindliche, lebenserhaltende Ozonschicht unseres Planeten befindet, verdampftes Metall gefunden haben, das von den Wiedereintritten der Satelliten übrig geblieben war.
