Forscher am Lawrence Livermore National Laboratory setzen auf Nanosatelliten als eine Art Verkehrspolizisten im Weltraum, um Kollisionen von Satelliten und Weltraummüll zu verhindern. Dazu sollen die Winzlinge die Bahnen von Objekten in niedriger Erdumlaufbahn viel genauer bestimmen können, als das beispielsweise mit Radar von der Erdoberfläche aus möglich ist.
Ziel ist es, mit dem geplanten "Space-Based Telescopes for Actionable Refinement of Ephemeris" (Stare), einer Nanosatelliten-Konstellation, die Position von Satelliten und anderen Gegenständen auf weniger als 100 Meter genau zu bestimmen. "Dieser Ansatz ist sehr interessant und vielversprechend", meint etwa Otto Koudelka, Leiter des Projekts Tugsat an der TU Graz. Denn geregelter Weltraum-Verkehr werde immer wichtiger. "Seit Beginn des Weltraumzeitalters mit Sputnik haben wir sehr viele Objekte ins All geschossen, und dabei ist viel Schrott übrig geblieben", erklärt der Experte. Gerade in niedrigen Umlaufbahnen finden sich diverse alte Satelliten, Raketenstufen und auch Kleinteile, die Zahl der Objekte geht in die 100.000de. Die damit einhergehenden Kollisionsrisiken sind so gross, dass in der Raumfahrt inzwischen Weltraummüll-Vermeidung ein grosses Thema ist.
Viele Satelliten, wenig Platz
Gerade in niedrigem Erdorbit zwischen 200 und 2.000 Kilometern Höhe herrscht mittlerweile ein solches Gedränge, dass Unfälle kaum mehr zu vermeiden sind. "Die erste dokumentierte Kollision gab es 2009 zwischen einem Iridium-Kommunikationssatelliten und einem russischen Kosmos-Satelliten, die beide zerstört wurden", erklärt Koudelka. Um solche Vorfälle zu vermeiden, müssen die Umlaufbahnen von Objekten möglichst genau bekannt sein. Doch das ist schwer, weil viele Faktoren wie etwa Luftreibung die Bahnen stören. Beim amerikanischen Space Surveillance Network, das laut LLNL derzeit knapp 20.000 Objekte erfasst, verbleibt eine Positionsunsicherheit von einem Kilometer.
Eben hier versprechen Nanosatelliten Abhilfe. Das LLNL hat aktuell mithilfe einer innerhalb von 60 Stunden aufgenommenen Serie von Bildern eines Satelliten am Boden gezeigt, dass sich damit die Umlaufbahn eines Satelliten wirklich genauer bestimmen lässt. Dabei konnten sie die für STARE geforderte Genauigkeit sogar überbieten und die Position des Zielsatelliten über 36 Stunden auf 50 Meter genau vorhersagen. Daher gibt sich das LLNL-Team zuversichtlich, dass die geplante Nanosatelliten-Anordnung ihren Zweck erfüllen kann.
"Ein Netzwerk von Satelliten, um die Bahnen kleiner Objekte genauer zu bestimmen, ist sehr sinnvoll", bestätigt Koudelka. Allerdings geht er davon aus, dass die geplanten Stare-Nanosatelliten letztlich eher einen Machbarkeitsnachweis und ersten Schritt in Richtung besserer Weltraum-Verkehrskontrolle darstellen werden. Der Fachmann schätzt, dass langfristig ein Übergang zu etwas grösseren Satelliten erfolgt. Denn diese können grössere Instrumente mitführen, was eine höhere Auflösung und damit eine höhere Genauigkeit verspricht. Zudem wäre eine höhere Lebensdauer im Orbit zu erwarten, so Koudelka abschliessend.
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