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Science
12/07/2019

ESA bekämpft Weltraumschrott mit Tentakel-Armen

Um Kollisionen mit Satelliten zu vermeiden, könnte herumfliegender Müll auch mit Lasern beschossen werden.

von Martin Stepanek

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) wird in den kommenden Jahren erstmals Weltraumschrott aktiv aus dem Orbit entfernen. Um einen inaktiven Satelliten einzusammeln, sollen tentakelähnliche Roboterarme zum Einsatz kommen, die das Objekt von mehreren Seiten in die Mangel nehmen. Das kündigte der bei der ESA für Weltraumsicherheit verantwortliche Holger Krag auf der Europäischen Weltraumwoche in Helsinki an.

Kampf dem Kesslereffekt

Herumfliegende Trümmer von inaktiven Satelliten und anderen Objekten, die in der Vergangenheit ins All geschossen wurden, sind ein ungelöstes Problem. Die ESA schätzt die Zahl größerer Trümmer mit über zehn Zentimetern Durchmesser auf über 34.000, Tendenz stark steigend. Dazu kommen die 900.000 im Orbit befindlichen Objekte, die nur über einen Zentimeter Durchmesser haben.

Durch die enorme Aufprallgeschwindigkeit von bis zu 50.000 km/h, können sie aktive Satelliten, Raumfähren und sogar die Internationale Weltraumstation ISS gefährden. Jeder Zusammenstoß sorgt für neuen Weltraumschrott und setzt damit eine Kettenreaktion in Gang. Das als „Kessler-Effekt“ bekannte Phänomen könnte Weltraummissionen im schlimmsten Fall künftig unmöglich machen.

Mit Tentakeln gegen Weltraummüll

„Wir wollen eine günstige Methode entwickeln, die wiederholt angewendet werden kann. Am vielversprechendsten erscheinen uns mechanische Arme, die das Objekt wie Tentakel umarmen“, erklärt Krag. Andere Optionen sind Fangnetze, Harpunen und ein einzelner Roboterarm. Das Problem dabei sei aber, dass eine einseitige Berührung des Objekts dieses ablenken und unkontrollierbar machen könne. Die geplante Mission, die mit einem noch unbekannten Start-up entwickelt werden soll, sei eine echte und heikle Premiere.
 

„Schon das Andocken an einem kooperierenden Objekt wie der Weltraumstation ist ein schwieriges Unterfangen. Bei Weltraumschrott handelt es sich um inaktive Objekte, von denen wir nicht genau wissen, ob sie ruhig fliegen oder taumeln und was ihre exakte Position ist. So ein Objekt einzufangen, hat noch niemand bisher geschafft“, sagt Krag. Eine Strategie, um Weltraummüll  zu entfernen, sei unerlässlich, damit der Orbit für kommende Generationen nutzbar bleibe.

Darüber hinaus sollten sich laut Krag alle Akteure im Weltall noch stärker dazu verpflichten, dass ihre Objekte am Ende ihrer Lebenszeit kontrolliert und mit leerem Treibstofftank zum Absturz gebracht werden. Hierbei seien nationale Behörden gefragt, die mit ihren Vorschriften und Kontrollen für die Einhaltung höherer Standards bei Weltraummissionen sorgen könnten.

Automatische Kollisionsvermeidung

Da die effektive Säuberung des Alls noch einige Jahre, wenn nicht Jahrzehnte auf sich warten lässt, müssten parallel auch Antikollisionssysteme stark verbessert werden. Neben neu verbauten Sensoren in den Flugobjekten, mächtigen Radarsystemen und künstlicher Intelligenz, welche die gesammelten Daten auswerten, könnte Krag zufolge auch Lasertechnologie eine wichtige Rolle spielen. Diese können auch inaktive Objekte erkennen, die nicht über einen sonnenreflektierende Oberfläche verfügen.

In Zukunft könnte man Laserstrahlen unter Umständen auch dafür nutzen, um Objekte von einem Kollisionskurs abzulenken. "Der Strahl ist zwar nicht stark genug, um ein Objekt zu zerstören oder aus dem Orbit zu entfernen. Aber wenn man es um einige Meter ablenken kann, lässt sich der Zusammenstoß mit einem anderen Objekt vermeiden", erklärt der Weltraumexperte. 

700 Warnungen pro Tag

Allein die 20 aktiven Flugkörper der ESA erhalten 700 Kollisionswarnungen täglich. "Da die Messdaten nicht genau genug sind, wird die Warnung bereits ab einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu 10.000 ausgelöst. Das heißt aber auch, dass in 9999 Fällen überhaupt nichts passieren würde, selbst wenn wir nicht reagieren. Man kann sich also vorstellen, wie ineffizient das Ganze ist", sagt Krag.

Genauere Sensoren und Messinformationen würden folglich viel Geld sparen. Dazu komme, dass Ausweichmanöver nicht nur Zeit und Treibstoff in Anspruch nehmen, sondern auch laufende Forschungsmissionen behindern oder unterbinden würden. "Bei einem Manöver wird das Datensammeln unterbrochen. Wenn 1000 Forscher stundenlang warten und keine Ergebnisse bekommen, ist der wirtschaftliche Faktor gar nicht zu beziffern", sagt Krag.

Erdbeobachtung mit Rekordbudget

Die Säuberung des Alls ist nur ein winziger Teil der europäischen Weltraumstrategie, die sich die EU eine gerade beschlossene Rekordsumme von 14,4 Milliarden Euro für die kommenden fünf Jahre kosten lässt. Neben dem Ausbau des europäischen Navigationssystems Galileo, das höhere Präzision und vor allem Unabhängigkeit vom amerikanischen GPS-System verspricht, ist das Erdbeobachtungsprogramm Copernicus der große Gewinner der Budgetverhandlungen.

Über 2,5 Milliarden Euro fließen in den kommenden Jahren in neue Satelliten und Technologien, die den Zustand der Erde aus dem All dokumentieren. So will man wichtige Informationen im Kampf gegen den Klimawandel sammeln und gezielter auf Katastrophen wie Überschwemmungen, Waldbrände und Dürren reagieren können. Neben der Erforschung der von der Temperaturerwärmung besonders betroffenen Arktis liegt ein Fokus auf der Eindämmung von CO2.