© unbekanntDas Institut für Technische Physik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und baut Laser, die in Zukunft Weltraumschrott im All vermessen und von gefährlichen Bahnen ablenken sollen.
Düsseldorf - Wer den größten Schrottplatz unseres Planeten sucht, muss den Blick nach oben richten. Jahr für Jahr nimmt die Zahl der Schrottteile im erdnahen Weltall um mehrere Zehntausende zu - eine wachsende Gefahr für Satelliten, aber auch für die Astronauten der Raumstation ISS: Zwei mal musste der Außenposten der Menschheit im All in diesem Jahr schon Weltraummüll ausweichen.
Umso wichtiger wäre es, gerade die kleinen, schwer zu beobachtenden Schrottteilchen auf ihrem Weg um die Erde genau verfolgen zu können. Doch noch fehlt es an der nötigen Technik. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Laserstation Graz wollen das ändern: Sie haben einem leistungsstarken Laser entwickelt, dessen Pulse auch Teilchen mit einem Durchmesser von nur wenigen Zentimetern erfassen und ihre Umlaufbahn vermessen kann.
Vor wenigen Tagen wurde das Hochleistungsgerät erstmals getestet. Mit Erfolg: Mehr als 20 verschiedene Raketenteile in einer Entfernung von 500 bis 1800 Kilometern spürte der Laserstrahl auf. „Damit haben wir die Bestätigung, dass unsere Idee funktioniert“, so Adolf Giesen, Leiter des DLR-Instituts für Technische Physik.
Auch wenn lediglich Weltraumschrott in einer Größe von mehreren Metern vermessen wurde - das erfolgreiche Experiment ist ein wichtiger Schritt für die Wissenschaftler. „Zurzeit entwickeln wir einen Laser mit höherer Pulsenergie, der auch deutlich kleinere Teile im Weltall erfassen und vermessen kann - dann ist die Ortung von zehn Zentimeter großen Objekten möglich“, so Giesen.
Die Notwendigkeit, auch derart kleine Schrottteilchen unter Beobachtung zu nehmen, wird mit jedem Jahr dringender. Ausgediente Satelliten oder Raketenoberstufen kollidieren im All und zerschellen in immer kleinere Teile. Stoßen zwei Satelliten zusammen, wie im Februar 2009 Iridium 33 und Kosmos-2251, entsteht weiterer Weltraummüll. Bereits jetzt sind in Höhen von 800 bis 1400 Kilometern so viele Teile im Umlauf, dass aktive Satelliten dabei Schaden nehmen könnten.
In einem Labor-Experiment der Europäischen Weltraumorganisation ESA wurde eine kleine Aluminiumkugel mit etwa 6,8 Kilometern in der Sekunde auf einen 18 Zentimeter starken Aluminiumblock geschossen. Ähnliche Auswirkungen hat eine Kollision von Weltraumschrott mit einem aktiven Satelliten im All.
„Schon ein Teilchen mit einem Durchmesser von einem Zentimeter kann beim Auftreffen einen Satelliten komplett zerstören“, erläutert DLR-Abteilungsleiter Wolfgang Riede. Immerhin kreist der Weltraumschrott mit einer Geschwindigkeit von etwa acht Kilometern in der Sekunde durchs All - bei Kollisionen von Objekten, die aus entgegengesetzter Richtung aufeinanderprallen, beträgt die Relativgeschwindigkeit häufig 14 Kilometer in der Sekunde.
Die DLR-Physiker haben sich ein ehrgeiziges Ziel gesetzt: Bis 2014 wollen sie einen Laser konstruieren, der pro Sekunde 1000 Pulse vom Boden ins Weltall schickt, um das von Schrottteilchen reflektierte Licht mit größter Empfindlichkeit aufzuzeichnen. „Wir schicken hochintensive Laserpulse ins Weltall und zählen anschließend die einzelnen Photonen, die zurückkommen“, erläutert Giesen.
Die Oberflächen der zerlegten Raketen oder Satelliten reichen von schwarz bis glänzend - und sind deshalb schwer zu erkennen. Zudem müssen die Wissenschaftler auch den störenden Einfluss der Atmosphäre berücksichtigen. Dennoch reicht diese geringe Anzahl Photonen den Wissenschaftlern bereits, um Entfernung, Richtung und Lage des Weltraumschrotts mit großer Genauigkeit zu berechnen. Auf den Boden übertragen würde ein vergleichbares Beobachtungssystem von Stuttgart aus erkennen, welche Hand eine Person an der Ostsee hebt.
Die Zeit drängt
Doch die Forscher wollen es nicht bei der Beobachtung belassen. Für die weitere Zukunft denken sie an den Einsatz leistungsstarker Laser, um gefährlichen Weltraummüll im All zu zerstören. Trifft der Laserstrahl auf ein Schrottteilchen, würde Material auf dessen Oberfläche verdampfen und dabei das Teilchen verlangsamen. Schon wenn die Geschwindigkeit um nur 200 Meter pro Sekunde sinkt, würde dieses Objekt in den nächsten Jahren langsam absinken und bei der Annäherung an die dichtere Atmosphäre verglühen.
In etwa zehn Jahren, schätzt Giesen, könnte diese Methode erstmals zum Einsatz kommen. „Dadurch würde sich der Anteil an Weltraummüll kontinuierlich vermindern“, so der Forscher. Die Zeit drängt: In 20 bis 30 Jahren, so der Wissenschaftler, könnten sich so viele Schrottteilchen in einer Umlaufbahn um die Erde befinden, dass in den wichtigen erdnahen Bahnen Raumfahrt kaum noch möglich sein wird.
Kommentar: Es gibt bestimmt wichtigere Dinge, als Weltraumschrott zu vermessen. Oder ist es eine Strategie, dass eventuell mehr Meteoriten Satelliten gefährden und sie es dann auf Weltraumschrott schieben können?