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Autor: Günther Glatzel / 22. Oktober 2011, 15:01 Uhr

Wider den Weltraumschrott

Als im Jahre 2009 erstmals zwei Satelliten miteinander kollidierten und dadurch zwei neue Wolken gefährlicher Weltraumtrümmer entstanden, wurde die Diskussion zum Thema erneut angefacht. Wie will man der Lage Herr werden?

Quelle: Raumfahrer.net, NASA, Altius Space Machines, 3sat - Hitec, Ernst-Mach-Institut Freiberg
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NASA, JSC

Verteilung größerer Teile Weltraumschrott auf niedrigen Erdumlaufbahnen
(Bild: NASA, JSC)
Diese Frage ist nach wie vor ungeklärt. Angesichts der unkontrollierten Abstürze der inaktiven Satelliten UARS (Upper Atmosphere Research Satellite) im September und ROSAT im Oktober 2011 rückt das Thema allerdings wieder mehr ins Bewusstsein der Öffentlichkeit und der Verantwortlichen. Angesichts einer Wolke aus Tausenden gefährlichen Teilen mit Abmessungen ab 2 cm wird dies langsam höchste Zeit.

Ungesteuerte Teile von Raumflugkörpern, ausgebrannte Raketenendstufen, abgeworfene Adapter und inaktive Satelliten können nicht wie die Internationale Raumstation oder aktive Satelliten ausweichen. Ergeben die Berechnungen verschiedener Institutionen in den USA, in der ESA oder in Russland eine Kollision, so ist man machtlos, etwas dagegen zu unternehmen. Jede Kollision erzeugt aber einen Schauer neuer Trümmer, die zwar kleiner sind, dennoch das Risiko für weitere Kollisionen bedeutend erhöhen.

Dies bedeutet nicht nur eine Gefahr für Menschen an Bord von Raumschiffen oder Raumstationen sondern vor allem für die Funktionsdauer aktiver Satelliten, auch die kommerzieller Unternehmen. Manches Szenario sieht sogar die Gefahr, dass die Raumfahrt in absehbarer Zeit ganz eingestellt werden muss, da eine Kettenrekation von Kollisionen die Anzahl gefährlicher Trümmer exlosionsartig ansteigen lassen kann.

Mittlerweile existieren Richtlinien zur Müllvermeidung. So sollen Satelliten vor dem Erreichen ihres Funktionsendes aus häufig genutzten Bahnen wie dem Geostationären Orbit mit eigenem Antrieb auf einen Friedhofsorbit gebracht werden. Auch soll bei neuen Raketenstarts weiterer Müll so weit wie möglich vermieden werden. Um unkontrollierbare Explosionen zu vermeiden, werden nicht verbrauchte Treibstoffe in Raketenend- und Oberstufen ins Weltall abgelassen und nicht mehr benötigte Batterien komplett entladen. Dies bringt aber wohl nur eine geringe Entlastung.

Auch die Konstruktion spezieller, mehrlagiger Schutzschichten für neue Raumflugkörper ist nur eine bedingt geeignete Therapie. Kollidiert ein kleines Schrottteilchen in der Größenordnung um 1 Millimeter mit einem derartigen Schild, so soll zum einen das Teilchen in kleinere zerschlagen, gebremst und schließlich durch eine Schicht zum Stillstand gebracht werden. Zum anderen sollen aber auch die durch den Zusammenprall neu entstehenden Teilchen des Schildes aufgefangen werden und keine neue Gefahr bilden. Bei unkontrollierten nichtabsorbierenden Kollisionen entsteht in der Regel mindestens die Zehnfache Menge neuer Teilchen.

Konsequenz aus diesen Tatsachen ist, dass bereits vorhandene Teile eigentlich entfernt werden müssten. Bei größerem Schrott, wie ausgedienten Satelliten oder alten Raketenstufen ließe sich dies sogar bewerkstelligen. So arbeiten verschiedene Stellen weltweit an Verfahren, an einem solchen Teil anzukoppeln und mit dem Antrieb des ankoppelnden Fahrzeugs die Bahn des Schrotts so zu ändern, dass er möglichst schnell kontrolliert in die Erdatmosphäre eintritt und dabei verglüht. Falls nicht alle Teile verglühen, bietet ein kontrollierter Absturz die Möglichkeit einer gefahrlosen Entsorgung in unbewohnten Gebieten. Auf diese Weise wurden 2001 auch die mehr als 100 Tonnen der russischen Raumstation Mir beseitigt.

Am Ernst-Mach-Institut in Freiburg, wo man auch an Schutzschilden für Raumfahrzeuge forscht, wird die Idee verfolgt, an den Düsen des Antriebssystems ausgedienter Satelliten anzukoppeln. Ein spezieller Dorn würde in die Öffnung zwischen Düse und Brennkammer eindringen und sich anschließend hier verhaken oder verkeilen. Danach könnte man den Satelliten "abschleppen".

Altius Space Machines

Der Sticky Boom von Altius Space Machines arbeitet mit Elektroadhäsion.
(Bild: Altius Space Machines)
Beim US-Unternehmen Altius Space Machines entwickelt man dagegen einen "klebrigen" Greifer, der an beliebigen Oberflächen haften könnte. Bei Annäherung und Berührung einer beliebigen Fläche aus leitendem oder nichtleitendem Material werden in diesem Ladungstrennunen induziert, die dafür sorgen, dass die elektrostatische Anziehung unterschiedlicher Ladungen etwas stärker ist als die Abstoßung gleichartiger. Die sogenannte Elektroadhäsion führt also immer zu Anziehung.

Andere Unternehmen setzen ihre Hoffnungen in kleine Sonnensegelsatelliten, die an einem Schrottteil festmachen und mit ihrer großen Oberfläche den Luftwiderstand bedeutend erhöhen könnten. Dadurch könnten Teile, die auf niedrigen Umlaufbahnen fliegen, in denen die Hochatmosphäre der Erde noch eine nennenswerte Bremswirkung aufweist, schneller zum Absturz gebracht werden und so das Kollisionsrisiko im All mindern. Ein Beispiel dafür ist Nanosail.

Bleibt die Frage, wer die erheblichen Kosten für derartige Missionen tragen soll. Darauf kann es nur eine international verbindliche Antwort geben. Zum einen muss bei neuen Missionen die gefahrlose Entsorgung des Satelliten bereits ins technische Konzept und ins finanzielle Kalkül gezogen werden. Zum zweiten sollten zumindest besonders gefährliche Objekte durch gemeinsam finanzierte Aktionen entfernt werden. Dazu sind konkrete Schritte erforderlich, die in den zuständigen Gremien endlich zielgerichtet in Angriff genommen werden müssen.

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