Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) will untersuchen lassen, wie sich die Gefahr der Erzeugung von Weltraumschrott durch katastrophales Akkumulatorversagen nach der Außerdienststellung von Satelliten im All reduzieren lässt.
Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA.
(Bild: ESA)
Akkumulatoren an Bord von Satelliten haben die Aufgabe, den Weiterbetrieb sicherzustellen, wann immer ein Satellit nicht von der Sonne beschienen wird und Solarzellen auf seiner Struktur oder auf Auslegern keinen Strom erzeugen können.
Diese Akkumulatoren sind es auch, die nach der Abschaltung eines Satelliten Katastrophen bewirken können.
Bestimmungen über die Vermeidung von Weltraumschrott erfordern die vollständige Abschaltung elektrischer Stromversorgungssysteme, wenn Satelliten außer Dienst gestellt werden. So hofft man Explosionsereignisse zu verhindern, bei denen Weltraumschrott entsteht, welcher eine Gefahr für andere Raumfahrzeuge darstellt.
Im Rahmen der ESA-Initiative Clean Space (“Sauberer Weltraum”), die sich zum Ziel gesetzt hat, nachteilige Einflüsse der Arbeit der Raumfahrtindustrie auf Erde und Weltraum zu reduzieren, soll nun das Verhalten von Akkumulatoren an Bord von Satelliten nach Einsatzende letzterer genauer untersucht werden. Außerdem möchte man herausfinden, wie man eine tatsächlich vollständige Passivierung eines Satelliten erreichen kann, teilte die ESA am 13. März 2014 mit.
Unter den Bauteilen eines Satelliten stellen seine Akkumulatoren solche größerer Abmessungen dar. Am Boden vor dem Abheben aufgeladen versorgen sie Satellitensysteme typischerweise während des Starts und des Transports in den Weltraum. Anschließend können sie von Solarzellen nachgeladen werden und dienen der Überbrückung in Betriebsphasen ohne ausreichende Sonneneinstrahlung. Außerdem müssen sie die Stromversorgung der Satellitensysteme im Fall von ungeplanten Ereignissen, Anomalien und Notfällen übernehmen können.
Um den Belastungen beim Start gewappnet zu sein, und den oft jahrelangen Einsatz im All überstehen zu können, erfolgen Entwurf und Bau von Akkumulatoren für Satelliten mit großer Sorgfalt. Vor einem Start werden sie intensiv getestet.
Wie sich die Akkumulatoren nach Dienstende eines Satelliten verhalten, liegt dagegen weitestgehend im Dunkeln.
Befindet sich ein Satellit in freier Drift, können wegen der Umgebungsbedingungen im Weltraum heftige Temperaturwechsel geschehen, Störungen und Ausfälle des Thermalmanagements auftreten, Bauteile versagen und Strahlungsschäden vorkommen. Dabei ist es wünschenswert, wenn an Bord eines solchen Satelliten befindliche Akkumulatoren trotz allem nicht lecken oder bersten.
Das Auseinanderbrechen einiger Satelliten in der Vergangenheit wurde mutmaßlich von versagenden Akkumulatoren verursacht. Beteiligt waren daran in der Regel ältere Akku-Konstruktionen ohne Lithium-Ionen-Zellen.
Im Rahmen der geplanten Studie wird ein Konzept für ein nach Betriebsende vollständig inertes Satellitenstromversorgungssystem gesucht, bei dem beispielsweise eine geplante physikalische Trennung vorgesehen wird, die so auszuführen wäre, dass es nicht zu einer versehentlichen Passivierung kommen kann.