Illustration von Weltraumschrott
Illustration von Weltraumschrott. Bildrechte: James Yoder/Stuff in Space

Schrott in der Erdumlaufbahn Laser aus Jena spürt Weltraummüll auf

Alte Satelliten, Raketenteile oder Reste von Raumstationen. Der Erdorbit ist eine riesige Müllhalde. Für intakte Satelliten und neue Weltraummissionen ist das ein Problem. Forscher aus Jena haben nun eine Lasertechnologie entwickelt, die die Trümmer im All genau erfassen kann.

Illustration von Weltraumschrott
Illustration von Weltraumschrott. Bildrechte: James Yoder/Stuff in Space
Eine russische Soyus-Rakete auf dem Weg ins Weltall.
Bei jedem Start einer Rakete fällt Weltraumschrott an. Bildrechte: Head of MTI aerospace laboratory Denis Efremov

Der Weltraum – vermüllte Weiten. Seit Beginn der Raumfahrt im Jahr 1957 haben wir nicht nur fremde Welten entdeckt, sondern auch die Erdumlaufbahn zugemüllt. Laut des US-amerikanischen Space Surveillance Network schwirren derzeit rund 18.000 menschengemachte Objekte größer als zehn Zentimeter in Erdnähe. Nur ein Bruchteil der Objekte im Erdorbit, zwischen 1000 und 1500, sind aktive Satelliten. Bei jedem Start einer Rakete oder eines Satelliten fällt Müll an. Der Weltraummüll variiert dabei zwischen kleinen Raketenresten und metergroßen ausgedienten Satelliten. Simulationen zufolge befinden sich 750.000 Trümmer in der Erdumlaufbahn, die größer als einen Zentimeter sind und etwa 150 Millionen Teile, die größer als einen Millimeter sind. Bei Geschwindigkeiten von bis zu 40.000km/h reichen kleinste Teile aus, um große Schäden anzurichten (zum Vergleich: eine Pistolenkugel verlässt die Mündung mit einer Geschwindigkeit von etwa 1.500km/h). Im schlimmsten Fall könnten die Trümmer zukünftig die Raumfahrt einschränken.

Laser gegen Müll

Forscher am Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena haben eine Lasertechnologie entwickelt, die die Position von Trümmerteilen zentimetergenau ermitteln kann. Der Laser sendet kurze Lichtimpulse aus. Treffen diese auf ein Objekt, wird ein Teil des Lichts reflektiert. Aus der Flugdauer des Lichts vom Objekt zurück zum Laser ergibt sich die Entfernung und die Position des Trümmers. Zusammen mit einem Scanner, der vom Unternehmen Jena-Optronik entwickelt wurde, können 3D-Bilder der Trümmerteile erstellt werden.

Zur Zeit wird der Weltraumschrott über Radar erfasst, vom Boden aus. Unser Laser kann an einem Raumschiff sitzen. Wir können oben echte 3D-Bilder machen.

Oliver de Vries - Forscher am Fraunhofer IOF und einer der beiden Entwickler des Lasers

Um den Raketenstart und die Strahlung im All zu überleben, ist der Laser deutlich robuster als herkömmliche Lasersysteme konstruiert worden. Das System aus Jena ist vor allem für die Erfassung und Entsorgung alter, havarierter Satelliten gedacht. Wenn diese von kleinen Schrottteilen getroffen werden, werden sie zertrümmert, können dadurch also gleich in einen ganzen Haufen Müll verwandelt werden.

Diese Gefahr besteht bei dem seit einigen Jahren navigationsunfähigen Satelliten Envisat. Die Europäische Weltraumagentur ESA, der der Satellit gehört, hat ein Szenario zur Entsorgung entworfen: Ein funktionstüchtiger Satellit soll an Envisat andocken und ihn in die Erdatmosphäre ziehen, wo er verglüht. Das Jenaer Lasersystem liefert die notwendigen Daten, um dieses Andockmanöver überhaupt durchführen zu können. 2023 soll erstmals eine Mission zur Entsorgung eines alten Satelliten durchgeführt werden.

Alle machen Dreck, aber keiner will aufräumen

Ohne Satelliten wäre die globale Vernetzung von Wirtschaft und Gesellschaft undenkbar: Internet, GPS, Mobilfunk – allesamt satellitenbetriebene Technologien. Je weiter die Vernetzung vordringt, desto größer wird die Zahl der Satelliten. Neben Staaten mischen auch immer mehr private Unternehmen im Orbit mit. In der Folge nimmt der Müll zu. Und mit ihm das Risiko, dass Müllteile mit aktiven Satelliten oder bemannten und unbemannten Raumschiffen kollidieren.

Technologisch wären wir in der Lage, in absehbarer Zeit eine Mission zur Müllentsorgung zu starten. Leider gibt es derzeit keine Mission, die wirklich in der Umsetzung ist.

Daniel Metz - Experte für Weltraummüll am Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum

Das Problem seien die hohen Kosten der galaktischen Müllabfuhr. Immerhin in der Prävention tut sich etwas: Bei Planung und Bau europäischer Satelliten wird darauf geachtet, dass sie am Ende ihres Arbeitslebens wieder in die Erdatmosphäre eintreten und dort verglühen. Das Müllproblem im All wird uns allerdings noch eine Weile beschäftigen.

Über dieses Thema berichtet MDR auch im Radio : MDR Kultur | 11.04.2017 | 08:40 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 05. September 2017, 11:38 Uhr