Wie man ein breiteres Netz auswirft, um Weltraumschrott aufzuspüren

Frau Technik | Trümmer: Getty; Erde: NASA

Weltraumschrott wird so schnell nicht verschwinden – und die Probleme, die er verursacht, auch nicht. Wir sind bereit, mit jedem Jahr mehr Satellitenstarts zu sehen, was bedeutet, dass sich mehr Teile von Raketen und Raumfahrzeugen lösen und mit über 22.000 mph herumflitzen . Bei diesen Geschwindigkeiten könnte selbst ein nur wenige Zentimeter langes Objekt einen Satelliten sofort zerstören und noch mehr Trümmer durch den Weltraum schleudern.

Wie gehen Sie damit um? Sie können leistungsstarke Laser verwenden, um die Entfernung dieser Objekte wie Radar oder Sonar zu messen. Ein Laserstrahl trifft auf die Trümmer im Orbit und prallt zurück zur Erde, und die Bodenmannschaften können messen, wie lange es dauert, um herauszufinden, wo sie sich befinden und wohin sie fliegen, und Sie vor möglichen Kollisionen mit anderen Objekten warnen. Diese Laserentfernungstechnik ist alles andere als eine neue Methode zur Verfolgung von Satelliten, aber bei der Verfolgung von Weltraumschrott ist die Situation anders, sagt Carolin Frueh, Astrodynamik-Expertin an der Purdue University. Weltraumschrott bleibt nicht in einer stabilen Umlaufbahn. Es wird anfangen zu taumeln und möglicherweise schnelle Haltungsbewegungen aufzunehmen, also ist es nicht gut ausgerichtet, sagt sie. Lasererkennungen werden zufälliger erscheinen als bei Satelliten, daher sind kontinuierlichere Beobachtungen erforderlich, um wirklich vorherzusagen, wohin sich Trümmer bewegen.

Die Laser-Entfernungsmessung gibt Ihnen nur ein Standortfenster mit einer Entfernung von bis zu mehreren tausend Kilometern. Für bessere Vorhersagen können Trümmertracker auch die Reflexion des Sonnenlichts von diesen Objekten messen, wodurch diese Fenster auf nur wenige Meter eingeengt werden können. Diese Reflexionen des Sonnenlichts können jedoch nur in der Morgen- oder Abenddämmerung beobachtet werden, wenn die Bodenstationen noch dunkel sind, die Satelliten selbst jedoch beleuchtet sind.

Ein Team europäischer Forscher glaubt, dieses Problem endlich umgangen zu haben, so a neues Paper in Nature Communications veröffentlicht . Ein Team um Michael Steindorfer, Weltraumschrottforscher der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, hat einen Weg gefunden, Weltraumschrott am helllichten Tag vor blauem Himmelshintergrund sichtbar zu machen. Anstatt Sonnenlichtreflexionen auf altmodische Weise zu messen, verwendet die neue Tageslichttechnik einen speziellen Filter, ein Teleskop und ein Kamerasystem, um Sterne am Himmel bei Tageslicht zu beobachten (wenn sie zehnmal schwerer zu erkennen sind). Dadurch erhalten Sie einen Hintergrund, der sich vom Weltraumschrott abhebt, der das Licht heller reflektiert, da er näher an der Erde liegt, sodass Sie nicht mehr bis zur Dämmerung oder vor Sonnenaufgang warten müssen, um Messungen der Sonnenlichtreflexion zu erhalten. Darüber hinaus entwarf das Team eine neue Software, die Objektstandortvorhersagen in Echtzeit automatisch und genauer als frühere Systeme korrigiert.

Das Team testete dieses neue Tageslichtsystem tagsüber an vier verschiedenen Raketenkörpern, die sich knapp 1.000 Kilometer über der Erdoberfläche durch die Umlaufbahn bewegten, und lokalisierten ihre Standorte bis zu einer Entfernung von etwa einem Meter. Später validierten sie das System durch Beobachtungen von 40 anderen Objekten. Insgesamt glauben die Forscher, dass das neue Tageslichtsystem ein Laser-Entfernungsmesssystem je nach Jahreszeit zwischen 6 und 22 Stunden am Tag genauer machen kann. Es sollte für eine Verfolgungsstation durchaus möglich sein, ein solches System einzurichten.

In Arbeit

Einige Schätzungen gehen davon aus, dass 130 Millionen Weltraumschrott die Erde umkreisen.

NASA-ODPO

Die Durchführung von Beobachtungen bei Tageslicht hat jedoch ihre Nachteile, und Steindorfer räumt ein, dass Reflexionen von anderen Objekten die Trümmerverfolgung leicht stören könnten. Sowohl die Hardware als auch die Software müssen im Laufe der Zeit verbessert werden, um ungenaue Vorhersagen zu reduzieren, und Steindorfer argumentiert, dass das gesamte System als fortlaufende Arbeit betrachtet werden muss. Frueh, der nicht an der neuen Studie mitgearbeitet hat, fügt hinzu, dass die Verfolgung bei Tageslicht bereits mit Radar möglich ist und auch tageslichtoptische Beobachtungen verwendet wurden, um die Bewegung von besonders hellen Trümmern zu erkennen.

Aber die Kombination dieser Teleskopbeobachtungen mit Laser-Entfernungsmessungen bietet eine signifikante Verbesserung der derzeitigen Genauigkeiten katalogisierter Objekte, insbesondere in Umlaufbahnen in großer Höhe, die nicht vom Radar verfolgt werden, sagt Frueh. Sie warnt davor, dass es nicht als Endlösung für das Scannen von Trümmern aller Größen und Höhen dienen kann – aber ein weiteres nützliches Werkzeug im Werkzeuggürtel zur Trümmerverfolgung sein sollte.

Optimistischer sieht Steindorfer natürlich die Wirkung des neuen Tageslichtsystems. Er glaubt, dass dies dazu beitragen könnte, ein besser organisiertes Netzwerk von Trümmerortungsstationen auf der ganzen Welt zu fördern, die auf eine Weise zusammenarbeiten, die Orbitalvorhersagen erheblich verbessert und bessere Warnungen vor möglichen Kollisionen liefert oder sogar zukünftige Missionen zur Entfernung von Weltraumschrott informiert. Angesichts der Tatsache, wie schlimm das Weltraumschrottproblem wird, sind an dieser Stelle alle neuen Lösungen mehr als willkommen.

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