Neues Überwachungssystem für Weltraumschrott

Credit: Thinkstock

Es sind Geschosse der besonderen Art: Abertausende von Schrottteilen rasen mit 25.000 Kilometern pro Stunde um die Erde und gefährden zunehmend Satelliten und Raumfahrzeuge. Dieser Bedrohung will das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Auftrag der Bundesregierung nun entgegentreten: Ab 2018 soll ein Radar-System den gefährlichen Weltraummüll überwachen, um vor drohenden Kollisionen zu warnen.

Sogar den Orbit hat der Mensch bereits vermüllt: Neben unzähligen abgewrackten Satelliten umkreisen Schwärme von Weltraumtrümmern die Erde, die von ausgebrannten Raketenstufen und anderen Raumfahrtobjekten stammen. Wissenschaftler schätzen, dass inzwischen etwa 20.000 Objekte mit einer Größe von mehr als zehn Zentimetern um die Erde rasen. Hinzu kommen 700.000 Objekte, die größer als ein Zentimeter sind.  Besonders fatal: Weltraummüll vermehrt sich selbst. Stoßen zwei Teile aufeinander, werden neue, kleinere Partikel erzeugt.

Den rasenden Müll im Visier

Nun soll eine bessere „Verkehrsüberwachung" im Orbit dem wachsenden Problem entgegentreten: Das DLR hat das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR in Wachtberg beauftragt, ein Radar zu entwickeln und zu bauen, das Objekte im erdnahen Weltraum überwachen und verfolgen kann. „Wir – das heißt unsere Gesellschaft, Wirtschaft und Politik – sind von weltraumgestützten Diensten zur Navigation, Kommunikation und Erdbeobachtung abhängig. Um die Sicherheit der Satelliten zu gewährleisten, müssen wir wissen, was im Weltraum passiert", sagt Andreas Brenner vom FHR.

Das Projekt GESTRA, kurz für German Experimental Space Surveillance and Tracking Radar, soll eine Überwachung der Bahndaten von Satelliten und Trümmern in einer Höhe zwischen 300 und 3.000 Kilometern ermöglichen. Aufgabe des experimentellen Radars wird es dabei unter anderem sein, vor Zusammenstößen zu warnen, aber auch bei Eintritt von Objekten in die Atmosphäre Alarm zu schlagen.

Raffinierter Blick in den Orbit

Die FHR-Forscher haben bereits zuvor ein System entwickelt, um Objekte im All aufzuspüren. „TIRA (Tracking and Imaging Radar) ist ein mechanisch schwenkbares System, mit dem man einzelne Objekte hochaufgelöst darstellen kann. Das neue Überwachungssystem ist dagegen eine elektronisch schwenkbare Antenne, die sich – da keine schweren Massen bewegt werden müssen – schneller bewegen lässt. Anders als TIRA kann sie sehr viele Objekte gleichzeitig beobachten. "Sie spürt diese mit hoher Genauigkeit und Empfindlichkeit auf", erklärt Brenner.

Ein Team von zwanzig Forschern entwickelt und baut nun die Komponenten von GESTRA. Dank Hochleistungsprozessoren kann das Empfangssystem in Sekundenbruchteilen von Satelliten und Weltraumtrümmern reflektierte Radarstrahlen aus mehreren Himmelsrichtungen zeitgleich empfangen. GESTRA wird in der Lage sein, simultan in mehrere Richtungen zu sehen, ein großes Himmelsareal zu erfassen und gleichzeitig mehrere Trümmerteile zu verfolgen. Der 4x4x16 Kubikmeter große Container, der das System beherbergen soll, wird mobil konzipiert, so dass GESTRA transportiert werden kann. Ab 2018 soll GESTRA Forschungseinrichtungen Daten liefern und eine Grundlage für die künftige Entwicklung der Weltraumüberwachung bilden.

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