Lasergestützte Ortung, Analyse und Kollisionsvermeidung von/mit Weltraumschrott
Lasergestützte Ortung, Analyse und Kollisionsvermeidung von/mit Weltraumschrott
Die Detektion und Beseitigung von Weltraumschrott trägt zum Erhalt des Weltraums als nutzbare Infrastruktur bei. Für eine optische Detektion, Bahnbestimmung und Charakterisierung von orbitalen Objekten werden in der Zukunft effiziente und kostengünstige Lösungen auf der Basis von Beobachtungsnetzwerken erforderlich sein, zu deren Entwicklung das Institut mit innovativen Lösungsansätzen beiträgt. Die entwickelte Technologie wird existierende Sensoren, insbesondere Radarsensorik, in Zukunft ergänzen beziehungsweise mit dieser fusioniert werden. Insgesamt leistet das Institut hier technologische Entwicklungen zum sicheren Betrieb aktueller Satelliten bzw. zur sicheren Durchführung zukünftiger Raumfahrtmissionen. Für die Reduktion von Weltraumschrott erarbeitet das Institut Konzepte und Technologien.
Bahnbestimmung von Weltraumschrott
An seinem Forschungsobservatorium erprobt das Institut für Technische Physik Verfahren, um die Bahnen von Weltraumschrott mit Hilfe von Lasern bis auf wenige Meter genau zu bestimmen. Damit sollen in Zukunft Kollisionen im All vermieden werden.
Die DLR-Forscher am Institut für Technische Physik arbeiten an laseroptischen Beobachtungsmethoden zur präzisen Bestimmung der Flugbahn von aktiven Satelliten und von Weltraumschrott. Mit diesen präzisen Bahndaten können aktive Satelliten dann gezielt Ausweichmanöver durchführen. Zur Bahnbestimmung der Weltraumschrottobjekte werden diese mit einem optischen Teleskop beobachtet und gleichzeitig mit Laserpulsen bestrahlt. Wenige Millisekunden später kommt ein schwacher Rückreflex des Laserlichts von den Objekten zurück. Aus der Laufzeitmessung der Laserpulse und der Position des Objekts am Himmel können die DLR-Forscher die Flugbahn bis auf wenige Meter genau bestimmen.
Die ständige Zunahme von Weltraumschrott stellt für aktive Satelliten und die ISS eine ernstzunehmende Bedrohung dar, da die Trümmerteile oberhalb einer Bahnhöhe von 700 Kilometern für Jahrzehnte bis Jahrhunderte im Orbit verbleiben.
Langfristig müssen Technologien entwickelt werden, welche die von Weltraumschrott ausgehende Gefährdung der orbitalen Infrastruktur reduzieren. Vor diesem Hintergrund arbeiten Forscher am Institut für Technische Physik an Verfahren zur laserbasierten Kollisionsvermeidung. Dabei werden die Objekte durch photonischen Impulsübertrag mittels kontinuierlicher Laserbestrahlung in ihrer Bahngeschwindigkeit verändert und entsprechend Ausweichmanöver mit anderen Objekten vermieden. Ein weiteres Verfahren basiert auf der Analyse von laser-optischen Lichtkurven orbitaler Schrottobjekte und ermöglicht die Vorbereitung von robotischen Missionen zur Entfernung von Weltraumschrottobjekten. Ein großer Teil der Arbeiten wird in der wissenschaftlichen Arbeitsgruppe „Orbital Photonics“ durchgeführt, insbesondere unter Nutzung des Johannes Kepler Observatoriums in Empfingen.
Am Standort in Empfingen wird auch die transportable Bodenstation STAR-C (Surveillance, Tracking and Ranging Container) entwickelt und betrieben. Das robuste System ist in einen 20 Fuß ISO Container integriert, kann standort-unabhängig betrieben werden als komplette laseroptische Bodenstation zur Ortung von Weltraumschrott-Objekten.
