Laser schützt Satelliten vor Weltraumschrott

Forscher haben Weltraumschrott in der Erdumlaufbahn erstmals mit Hilfe von Laserstrahlen geortet und vermessen. Mehr als 20 verschiedene Raketenteile in einer Entfernung von 500 bis 1.800 Kilometern spürte das neue Lasersystem dabei in einem ersten Test auf. Auch wenn dabei zunächst nur Weltraumschrott einer Größe von mehreren Metern vermessen wurde – das erfolgreiche Experiment ist ein wichtiger Schritt für die Wissenschaftler. Denn bereits in naher Zukunft wollen sie die Genauigkeit bis auf wenige Zentimeter verbessern. Dann könnten sich durch dieses Laserüberwachungssystem Kollisionen von Satelliten mit Schrottteilen besser als bisher vermeiden lassen, berichten Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

„Schon ein Teilchen mit einem Durchmesser von einem Zentimeter kann beim Auftreffen einen Satelliten komplett zerstören“, erläutert DLR-Abteilungsleiter Wolfgang Riede. Bereits jetzt seien in Höhen von 800 bis 1.400 Kilometern so viele größere und kleinere Teile im Umlauf, dass aktive Satelliten dabei Schaden nehmen könnten.

Mit herkömmlichen Radarteleskopen war es bisher nur selten möglich, die Flugbahn kleinerer Schrottteilchen genau genug zu bestimmen. Daher mussten Satelliten teilweise unnötige Ausweichmanöver mit hohem Treibstoffverbrauch fliegen. Die leistungsstarken Laserpulse des neu entwickelten Systems könnten nun auch sehr kleine Schrottteilchen entdecken und ihre Flugbahn genauer als bisher vermessen.

Laserstrahlen auch zur Schrottbeseitigung einsetzbar

Wie die Forscher berichten, ließe sich das neue Lasersystem in Zukunft auch so aufrüsten, dass man damit kleinere Schrotteilchen direkt beseitigen könnte: Dazu wird ein starker Laserstrahl auf das Metallteilchen gerichtet, der Material von der Schrottoberfläche verdampft. Dieses Verdampfen verlangsamt die Flugbahn des Teilchens und lässt es langsam absinken. Erreicht es dabei die dichteren Atmosphärenschichten, verglüht es.

In etwa zehn Jahren, so schätzen die Forscher, könnte diese Methode erstmals zum Einsatz kommen. „Dadurch würde sich der Anteil an Weltraummüll kontinuierlich vermindern“, sagt Adolf Giesen, Leiter des DLR-Instituts für Technische Physik. Ansonsten seien in 20 bis 30 Jahren so viele Schrottteilchen in der Erdumlaufbahn, dass in den wichtigen erdnahen Bahnen Raumfahrt kaum noch möglich sein werde.

Tausend Laserpulse pro Sekunde

Das neue Lasersystem beruht auf einer Sende- und Empfangseinheit und einem Laser, der pro Sekunde 1.000 Pulse vom Boden ins Weltall schickt. Die umherfliegenden Schrottteilchen reflektieren das Laserlicht und werfen es zur Erde und damit zur Empfangseinheit zurück. „Wir schicken hochintensive Laserpulse ins Weltall und zählen anschließend wirklich die einzelnen Photonen, die zurückkommen“, sagt Adolf Giesen, Leiter des DLR-Instituts für Technische Physik.

Die geringe Anzahl von zurückgeworfenen Lichtteilchen reicht den Wissenschaftlern bereits, um Entfernung, Richtung und Lage des Weltraumschrotts mit großer Genauigkeit zu berechnen. Auf den Boden übertragen wäre diese Genauigkeit kaum vorstellbar: Man müsste dann mit dem zukünftigen Beobachtungssystem von Stuttgart aus erkennen können, welche Hand eine Person an der Ostsee hebt.

(DLR / dapd, 07.02.2012 – NPO)