Absicherung der niedrigen Erdumlaufbahn
Die niedrige Erdumlaufbahn wird zunehmend überlastet und diese Tendenz wird sich fortsetzen. Prognosen zufolge wird es 2030 40 000 Satelliten geben. Zum Vergleich: Heute sind es 9 000. Angesichts des von uns verursachten Weltraumschrotts wird es immer schwieriger, in der niedrigen Erdumlaufbahn zu steuern. Weltraumschrott entsteht bei zahlreichen Tätigkeiten wie Satellitenstarts, Explosionen in der Umlaufbahn und Missionen. So testete Russland im November 2021 eine Antisatellitenrakete mit direktem Aufstieg, die den russischen Satelliten COSMOS 1408 traf und über 1 800 Trümmerteile hinterließ. „Das Beunruhigendste daran ist, dass ein endloser Kreislauf von Weltraumschrott entsteht: Eine Kollision erhöht das Risiko einer weiteren. Diese gefährliche Kettenreaktion ist als Kessler-Syndrom bekannt. Sie ist wie ein Schneeballeffekt, der sich immer weiter verschlimmert und Satelliten und künftige Raumfahrtmissionen bedroht“, erklärt Anthony Caron, Projektleiter von CASSIOPEE. Die Schrottteile können sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 15 Kilometern pro Sekunde bewegen, sodass selbst kleine Teile eine beträchtliche kinetische Energie erzeugen können, die zu Brüchen und Strukturschäden führt. Im Projekt CASSIOPEE, das von Aldoria, Frankreich, durchgeführt wurde, wurden neue Möglichkeiten entwickelt, den Weltraum durch die Schaffung eines neuen Überwachungs- und Warnsystems sicherer und nachhaltiger zu machen.
Synchronisierte Teleskopabtastung über vier Kontinente
Das Team von CASSIOPEE entwickelte sechs optische Teleskopstationen auf vier Kontinenten, die völlig passiv und unauffällig sind und die Umwelt nur minimal beeinträchtigen. Die Technologie umfasst zwei Multi-Teleskop-Stationen, die jeweils mit vier Weitwinkel-Teleskopen ausgestattet sind, die synchronisiert den Himmel abtasten und Objekte identifizieren. Die Beobachtungen werden dann in Echtzeit verarbeitet. Die Analyse liefert astrometrische und fotometrische Daten, die dann ausgewertet und mit anderen Datenquellen zusammengeführt werden. Leistungsstarke Algorithmen sorgen für zuverlässige und präzise Flugbahnen. Dadurch wird sichergestellt, dass Unternehmen, die sich für den Dienst anmelden, Informationen über Position, Geschwindigkeit, Flugbahnvorhersage und Rotationsachse des verfolgten Objekts erhalten. „Wir können ihnen die Informationen liefern, die sie brauchen, um die Nutzung ihrer Nutzlasten zu optimieren, und indem wir ihnen helfen, die optimale Flugbahn zu planen, können die Betreiber die Lebensdauer ihrer Satelliten verlängern“, so Caron. Im Rahmen des Projekts wurden zudem vier Stationen mit einem Teleskop entwickelt, die in erster Linie für Tests und modernste Forschung an Objekten mit bekannten Flugbahnen, für die aktuelle Daten benötigt werden, eingesetzt werden. Die Europäische Union unterstützt die Forschung zur Entwicklung und zum Bau von immer leistungsstärkeren Teleskopen.
Europäische Lösungen für die Herausforderungen des Weltraums in der niedrigen Erdumlaufbahn
Die Tatsache, dass der Dienst von einem Unternehmen mit Sitz in der EU angeboten wird, ist nach Ansicht von Caron von Bedeutung. „Im gegenwärtigen geopolitischen Klima muss Europa über eigene Kapazitäten zur Überwachung der Weltraumtätigkeiten und zum Schutz seiner Interessen verfügen. Mit den Lösungen von Aldoria wird eine europäisch ausgerichtete Lösung angeboten und so sichergestellt, dass europäische Raumfahrtunternehmen über die notwendigen Instrumente verfügen, um ihre Anlagen unabhängig zu schützen und damit die Führungsrolle Europas zu unterstützen.“ Aldoria konnte mithilfe von Mitteln aus dem Programm Horizont Europa und des Projekts CASSIOPEE eine Beobachtungsstation mit mehreren Teleskopen in Spanien aufbauen. „Wir lösten elektronische Probleme, entwickelten die gesamte IT-Infrastruktur für die Datenerfassung und Programme zur gleichzeitigen Steuerung der vier Teleskope“, sagt Caron. Im Rahmen des Projekts wurden zudem Module zur Korrektur, Identifizierung und Zuordnung von Raumflugkörpern zu Beobachtungsdaten, zur Bahnbestimmung und zur Erstellung von Szenarien entwickelt. Caron ist stolz auf die zahlreichen Erfolge des Projekts: „Neben der Entwicklung unseres Teleskoparrays und aller Softwarelösungen perfektionierten wir auch unsere Anwendungsprogrammierschnittstelle (API). All diese ausgefeilten Datenerfassungen sind sinnlos, wenn sie für unsere Kunden nicht leicht zugänglich sind.“
Schlüsselbegriffe
CASSIOPEE, Horizont Europa, Weltraum in der niedrigen Erdumlaufbahn, Kollision, synchronisierte Teleskopabtastung, astrometrische und fotometrische Daten