WELTRAUMÜBERWACHUNG
Verlässliche Daten zur Lage im Erdorbit
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Fraunhofer-Instituts für Hochfrequenzphysik und Radartechnik
astronews.com
18. November 2021

Die Ereignisse der letzten Tage haben es gezeigt: Für die astronautische Raumfahrt kann die Überwachung des erdnahen Weltraums überlebenswichtig sein. In Deutschland wurden dazu mit TIRA und GESTRA zwei leistungsfähige und sich ergänzende Einrichtungen entwickelt. Das zeigte sich auch wieder durch ganz aktuelle TIRA-Beobachtungen.

Weltraumbeobachtungsradar TIRA (Tracking and Imaging Radar) am Fraunhofer FHR in Wachtberg bei Bonn (links) und eine schematische Ansicht  des Radarnetzwerks zur Weltraumüberwachung (rechts) bestehend aus GESTRA EUSST Empfänger (Vordergrund) und GESTRA-System (Hintergrund). Bild: Fraunhofer FHR / Andreas Schoeps [Großansicht]

 Die verlässliche Aufklärung der Weltraumlage ist für die zivile, militärische und kommerzielle Raumfahrt unerlässlich. Das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR bietet hierzu mit TIRA (Tracking and Imaging Radar) und GESTRA (German Experimental Space Surveillance and Tracking Radar) zwei präzise, sich ergänzende Systeme.

Das in Europa einzigartige TIRA nutzt eine 34-m-Cassegrain-Antenne und besteht aus zwei Radaren, einem schmalbandigen Pulsradar zur Verfolgung, das im L-Band arbeitet, sowie einem breitbandigen abbildenden Radar, das im Ku-Band arbeitet. Ersteres liefert hochgenaue Orbitalparameter, letzteres hochauflösende Bilder von Weltraumobjekten. Das Tracking-Radar ist empfindlich genug, um eine 2-cm-Kugel in einer Entfernung von 1000 Kilometern zu erkennen. Darüber hinaus liefert das Abbildungsradar hochauflösende ISAR-Bilder (Inverse Synthetic Aperture Radar) von Weltraumobjekten.

Der Einsatzschwerpunkt von TIRA ist die Unterstützung von Weltraumissionen vom Start bis zum Wiedereintritt. TIRA ermöglich unter anderem die In-Orbit-Statusbewertung von Weltraumobjekten oder die Detektion von Weltraumtrümmer. Aber auch bei Beseitigung und Recycling von Weltraumschrott sind die Fähigkeiten von TIRA gefragt. Hier arbeiten die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer FHR mit verschiedenen Initiativen und Firmen zusammen: So beobachten sie für 2025 geplante ESA Mission Clear Space 1 Objekte wie Raketenoberstufen und erstellen erste Analysen über deren Eigenbewegungen.

Um die durch den zunehmenden Weltraumschrott bedrohten Satelliten besser zu schützen, hat das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR im Auftrag der Deutschen Weltraumagentur im DLR einen leistungsfähigen experimentellen Radarsensor zur Weltraumbeobachtung entwickelt: GESTRA (German Experimental Space Surveillance and Tracking Radar). Das volldigitale Phased-Array-System GESTRA ist seit Mitte 2021 in Betrieb. Derzeit wird eine Evolutionsstufe eines weiteren Einzelempfängers vom Fraunhofer-FHR konzipiert und aufgebaut. Das Zusammenwirken beider Systeme wird in Zukunft die Grundlage für ein geplantes zusammenhängendes Netzwerk für Space Situational Awarenss-Aktivitäten sein.

Um die beste Leistung jedes einzelnen Systems zu ermöglichen, ist eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Technologie und der Algorithmen notwendig. Um diese Ziele zu erreichen, arbeitet das Fraunhofer FHR mit Industriepartnern zusammen. "Mit TIRA und GESTRA forscht das Fraunhofer FHR gemeinsam mit seinen Partnern aus Industrie und Verteidigung an zwei Systemen, die den wachsenden Herausforderungen an die Erfassung der Weltraumlage begegnen können. Wir freuen uns, den Stand der Projekte auf der Space Tech Expo Europe zu zeigen", so Prof. Peter Knott, Institutsleiter des Fraunhofer FHR.

Ein Anwendungsbeispiel für TIRA bot sich unvermittelt durch den Abschuss des ausgedienten Satelliten Cosmos 1408 durch Russland: TIRA konnte auf der ehemaligen Bahn des Satelliten eine starke Zunahme von Trümmerteilen feststellen. Diese Wolke war der Internationalen Raumstation ISS zu Wochenbeginn bedrohlich nahe gekommen. Die Besatzung musste sich daher vorsichtshalber in die angedockten Raumschiffe zurückziehen. Der Abschuss des russischen Satelliten hatte weltweit Kritik ausgelöst, die von Russland zurückgewiesen wurde.

Die Themen Weltraumbeobachtung und Weltraumüberwachung stehen auch im Fokus des Messeauftritts des Fraunhofer FHR auf der Space Tech Expo Europe 2021. Europas größter Ausstellung und Konferenz für die Raumfahrtindustrie findet noch bis heute in Bremen statt.