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Weltraumüberwachung: Trümmersuche im All

Das neue Weltraumradar GESTRA wird zukünftig gegen Weltraummüll vorgehen. Das Radarsystem wurde im Auftrag des Raumfahrtmanagements im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) durch das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR entwickelt und gebaut. GESTRA kann Weltraumobjekte im erdnahen Orbit rund um die Uhr überwachen.
Weltraumschrott, SatellitenLaden...

Die Menschheit hat es in den letzten Jahrzehnten geschafft, nicht nur die Erde zu vermüllen, sondern auch den erdnahen Weltraum. So bezeichnet man den Bereich bis zu Bahnhöhen von 36 000 Kilometern über unseren Köpfen. Schätzungen zufolge umkreisen Milliarden Weltraumschrottteile mit einer Gesamtmasse von rund 7600 Tonnen täglich die Erde – Tendenz steigend. Die Größe der Partikel variiert zwischen einigen Mikrometern und mehreren Metern. Auf Grund der hohen Geschwindigkeiten von typischerweise acht Kilometern pro Sekunde sind selbst die ungefähr 700000 bis 900000 Teilchen, die größer als ein Zentimeter sind, hochenergetische Geschosse mit Energien von 50 Kilojoule. Das entspricht einer Sprengkraft von rund zwölf Gramm TNT. Dieser vagabundierende Schrott hat das Potenzial, der weltraumbasierten Infra­struktur großen Schaden zuzufügen. Ob Navigation, Telekommunikation oder Wetterinformationen, die heutige Gesellschaft ist abhängig von funktionierenden Satelliten. Ein Ausfall würde schwerwiegende und weit reichende Folgen haben, sowohl für zivile als auch militärische Belange. Es gilt also, diese Infrastruktur zu schützen. Aber wie?

Künstliche Satelliten kreisen auf verschiedenen Umlaufbahnen um die Erde. Navi­ga­tionssatelliten wie GPS oder Galileo befinden sich beispielsweise auf Bahnen mittlerer Flughöhe. Die Raumfahrt­experten nennen dies den Medium Earth Orbit (MEO) mit Bahnhöhen von etwa 2000 bis 35000 Kilometern. Die meisten bemannten und unbemannten Raumflüge finden allerdings im Low Earth Orbit (LEO) zwischen etwa 200 und 2000 Kilometer Höhe statt. Auch die Internationale Raumstation ISS sowie astronomische Instrumente wie das Weltraumteleskop Hubble sind im LEO stationiert.

Kommunikations- und TV-Übertragungssatelliten, zum Beispiel ASTRA, sowie Satelliten für meteorologische Zwecke sind hauptsächlich auf dem geostationären Orbit (GEO) angesiedelt. Satelliten, die sich hier befinden, bewegen sich auf einer Kreisbahn mit einer Bahnhöhe von 35786 Kilometern über dem Äquator. Die Umlaufzeit um die Erde entspricht dabei genau ihrer Rotationsdauer: 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden. Für einen Beobachter auf der Erde befindet sich der Satellit also immer »am selben Punkt am Himmel«.

Seit Kurzem ist noch ein weiterer Trend zu beobachten: der Einsatz von riesigen Satellitenkonstellationen wie OneWeb oder Starlink. Diese haben das Ziel, die Welt mit schnellem und preiswertem Breitbandinternet zu versorgen. Diese Megakonstellationen sollen aus mehreren zehntausend Kleinsatelliten im erdnahen Raum bestehen und so die Population der bestehenden Satelliten in der Erdumlaufbahn somit auf mehr als das Zehnfache erhöhen. Das steigert das Gefährdungspotenzial und hat leider auch gravierende Folgen für die astronomische Forschung.

Weltraumschrott ist ebenfalls auf den verschiedenen Orbits um die Erde verteilt. Der Hauptanteil, etwa 75 Prozent, befindet sich aber im LEO, da hier die meisten Raumfahrtaktivitäten stattfinden und die entsprechenden Bahnhöhen vergleichsweise energie- und kostengünstig erreicht werden können.

Die Zusammensetzung des Weltraummülls ist mannigfaltig: ausgediente Raketenoberstufen, Abdeckplatten, verloren gegangenes Werkzeug von Astronauten und außer Betrieb gesetzte Satelliten. Der größte Beitrag stammt jedoch von Satellitenkollisionen und Explosionen, die beispielsweise durch die Entzündung von Resttreibstoffen verursacht werden.

Weltraumschrott, die Plage am Himmel

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