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WELTRAUMSCHROTT
Besserer Blick auf gefährliche Trümmer
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Bern
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29. Mai 2018

Am Observatorium Zimmerwald bei Bern sind in den letzten Monaten zwei zusätzliche Teleskopkuppen entstanden. Ein bereits vorhandener Kuppelbau wurde erneuert. Jetzt stehen hier sechs vollautomatische Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung. Sie sollen vor allem eingesetzt werden, um Weltraumschrott zu entdecken und zu katalogisieren.

Zimmerwald

Die beiden neuen Kuppelbauten des Observatoriums Zimmerwald mit 5,3 Metern (links) und 4,5 Metern (rechts) Durchmesser. Bild: Universität Bern / Manu Friederich [Großansicht]

 Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stieß über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der noch aktive Satellit Iridium 33 mit dem ausgedienten Kommunikationssatelliten Kosmos 2251 zusammen. Der Aufprall erfolgte mit einer Geschwindigkeit von elf Kilometern pro Sekunde und erzeugte eine Trümmerwolke aus über 2000 Bruchstücken mit einer Größe von mehr als zehn Zentimetern. Innerhalb weniger Monate breiteten sich diese Trümmer weiträumig aus und drohen seither mit weiteren aktiven Satelliten zusammenzustoßen.

"Dieses Ereignis war ein ultimativer Weckruf für alle Satellitenbetreiber, aber auch für die Politik", sagt Thomas Schildknecht, Direktor des Observatoriums Zimmerwald. Die Problematik von sogenanntem Weltraumschrott – ausgediente künstliche Objekte im Weltraum – erhielt eine neue Dimension. Mit der Problematik befassen sich Experten und Weltraumagenturen bereits seit bald 50 Jahren. So liefern Forschungen an der Universität Bern die wissenschaftlichen und empirischen Grundlagen für Modelle und Maßnahmen, um die Anzahl der Objekte zu stabilisieren, damit auch in Zukunft eine sichere und nachhaltige Nutzung des Weltraums möglich ist.

Um die aktuelle Population von Weltraumschrott besser zu verstehen, sind aufwendige Beobachtungen mit bodengestützten Radaranlagen und optischen Teleskopen nötig. Mit solchen Messungen können größere Objekte regelmäßig verfolgt und ihre Bahnen bestimmt werden. Heute sind die Bahnen von etwa 20.000 Objekten in Höhen von 300 bis 40.000 Kilometern bekannt. Für Teile kleiner als etwa zehn Zentimeter sind nur statistische Angaben möglich. Die Messungen weisen auf eine Gesamtzahl von etwa 700.000 Raumschrottobjekten der Größe von einem Zentimeter bis zehn Zentimetern hin.

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"Die Teilchen mögen klein sein, sind aber keineswegs ungefährlich: Bei einer Kollision mit einem Teilchen von einem Zentimeter Durchmesser wird beispielsweise die Energie einer explodierenden Handgranate freigesetzt", sagt Schildknecht. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Astronomischen Instituts der Universität Bern (AIUB) suchen mit Teleskopen am Observatorium in Zimmerwald bei Bern, genannt "Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory", sowie mit einem Teleskop der Europäischen Raumagentur ESA im spanischen Teneriffa nach solchen kleinen Raumschrottteilen, die sich in hohen Erdumlaufbahnen befinden.

Zusätzlich zu den Bahnregionen der Navigationssatelliten (in etwa 20.000 km Höhe) wird die Region des "geostationären Rings", der sich auf 36.000 Kilometern Höhe befindet, genauer untersucht. In dieser Region scheinen die Satelliten bezüglich der Erde still zu stehen und können daher immer den gleichen Ausschnitt der Erdoberfläche beobachten oder in die gleiche Region Signale ausstrahlen. Der geostationäre Raum wird sehr stark genutzt und ist jetzt schon dicht besetzt, was das Kollisionsrisiko zunehmend erhöht. Der Platz ist daher beschränkt, was zu Spannungen zwischen Satellitenbetreibern oder sogar Staaten führen kann.

In den letzten 20 Jahren entdeckten die Forschenden am AIUB mithilfe dieser Messungen unzählige Schrottteilchen, darunter eine neue, unerwartete Population sehr leichter Objekte. Genauere Untersuchungen dieser Einzelobjekte lassen darauf schließen, dass es sich um Bruchstücke von Folien handelt, die zur thermischen Isolation von Satelliten verwendet werden. Diese Resultate leisten einen wesentlichen Beitrag zu den Modellen, welche die heutige Raumschrottpopulation beschreiben und die als Ausgangspunkt zur Berechnung von Zukunftsszenarien dienen.

Die Modelle deuten alle auf eine starke Zunahme der Raumschrottpopulation in den nächsten Jahrzehnten hin. Um diese Zunahme zu begrenzen, werden zahlreiche Maßnahmen notwendig sein – wie etwa das Vermeiden von Kollisionen (etwa durch Ausweichmanöver), das Entfernen der Objekte aus den kritischen Regionen am Ende ihrer Mission (beispielsweise durch Verglühenlassen in der Erdatmosphäre) und möglicherweise das aktive Beseitigen alter, ausgedienter Satelliten und Raketen-Oberstufen mit Hilfe eines "Räumroboters".

Die beiden kürzlich erstellten Kuppelbauten sowie der Ausbau der bestehenden Sechs-Meter-Kuppel ermöglichten es, drei neue Teleskope modernster Generation zur Erforschung und Überwachung der Weltraumschrottpopulation zu installieren. Eines dieser Instrumente mit zwei 40cm-Weitfeldteleskopen wird es erlauben, Schrottobjekte im geostationären Ring permanent zu beobachten, um ihre Bahnen in einem Katalog zu überwachen. Das neue 80cm-Teleskop erfüllt die Voraussetzungen, um kleine Bruchstücke zu finden und mittels spektroskopischer Messungen ihre Beschaffenheit und damit ihren Ursprung zu ermitteln.

In einer der zwei neuen Kuppeln wird in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR ein Teleskop aufgebaut und getestet. Dieses Instrument soll im Hebst 2018 nach Australien gebracht werden, um zusammen mit einem schon bestehenden AIUB-DLR-Teleskop in Südafrika ein weltweites optisches Netzwerk zu etablieren.

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GESTRA: Weltraumschrott noch besser im Blick - 9. April 2018
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