ClearSpace ESA-Mission zur Entsorgung von Weltraumschrott

Im Auftrag der ESA soll eine Sonde ab 2025 zum ersten Mal treibenden Weltraumschrott einfangen und in der Atmosphäre entsorgen. Die Mission ist herausfordernd aber notwendig, will sich die Menschheit nicht auf der Erde einsperren.

Die ClearSpace Raumsonde mit der eingefangenen Vega-Raketenoberstufe über der Erdatmosphäre
Die ClearSpace Raumsonde mit der eingefangenen Vega-Raketenoberstufe über der Erdatmosphäre (Computergrafik). Bildrechte: ClearSpace

Die Europäische Weltraumagentur ESA startet zusammen mit dem Schweizer Start-Up ClearSpace eine Mission zur Beseitigung von Weltraumschrott. Ab 2025 soll eine Sonde in den erdnahen Orbit fliegen und dort die treibende Oberstufe einer VEGA-Rakete der ESA einfangen (die Oberstufe selbst heißt VESPA). Sonde und Oberstufe sollen anschließend in die Atmosphäre absinken und dort verglühen. Das Projekt wird rund 120 Millionen Euro kosten und Lösungsansätze für das drängende Problem mit dem Weltraumschrott erforschen.

Rasend schnell und ungebremst: Weltraumschrott

Aktuell befinden sich etwa 2.000 tatsächlich genutzte Satelliten und Raumfahrzeuge im Orbit. Viel größer ist der Anteil des Schrotts: Rund 95 Prozent der Objekte, die Menschen in den erdnahen Weltraum befördert haben, sind ausgediente Satelliten, Raketenreste oder Trümmerteile. Weil es im All nichts gibt, was fliegenden Schrott bremsen könnte, kollidiert dieser Schrott gelegentlich miteinander, wird dabei kleiner und mehr, fliegt aber mit unverminderter Geschwindigkeit weiter.

Grafik, die den Ablauf der ClearSpace Mission erklärt.
So soll die ClearSpace-Mission ablaufen. Bildrechte: ClearSpace

Die Geschwindigkeiten dieser Trümmer entsprechen dabei locker denen von Gewehrkugeln (3600 km/h im Fall eines Sturmgewehrs), sind mitunter sogar noch deutlich schneller (bis zu 40.000 km/h) und damit noch gefährlicher. Wird der Schrott nicht beseitigt, könnte er eines Tages den gesamten Bereich oberhalb der Erde ausfüllen und damit weitere Raumfahrt unmöglich machen, da jedes startende Raumschiff von Trümmerteilen zerstört werden könnte.

Der Kessler-Effekt: Weltraumschrott vermehrt sich

Als Erster hat Donald Kessler auf diese Gefahr hingewiesen. Der NASA-Mitarbeiter hatte bereits in den 1970er-Jahren Berechnungen über den Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter angestellt. Auch dort stoßen immer wieder Gesteinsbrocken miteinander zusammen, bei nahezu kompletter Schwerelosigkeit, weshalb eine ununterbrochene Kettenreaktion abläuft. Zwei Asteroiden kollidieren und werden in kleine Stücke zersprengt. Diese rasen dann mit unverminderter Geschwindigkeit auf andere Brocken zu, kollidieren erneut und hinterlassen wieder kleinere Trümmer.

Weltraumschrott ESA 3 min
Bildrechte: European Space Agency (ESA)

Diese Animation zeigt verschiedene Arten und Größen von Weltraumschrott, der sich in den Umlaufbahnen um die Erde befindet.

Di 10.12.2019 14:37Uhr 02:39 min

https://www.mdr.de/wissen/videos/aktuell/weltraumschrott-verteilung-erd-orbit-100.html

Rechte: ESA - European Space Agency

Weltraumschrott ESA 3 min
Bildrechte: European Space Agency (ESA)

Diese Animation zeigt verschiedene Arten und Größen von Weltraumschrott, der sich in den Umlaufbahnen um die Erde befindet.

Di 10.12.2019 14:37Uhr 02:39 min

https://www.mdr.de/wissen/videos/aktuell/weltraumschrott-verteilung-erd-orbit-100.html

Rechte: ESA - European Space Agency

Video

Diese Kettenreaktion übertrug Kessler auf den Erdorbit und fragte sich: Ab wann fliegen im Weltall über uns so viele Satelliten und Raketenreste, dass diese beginnen, miteinander zusammenzustoßen und immer kleinere Trümmer zu produzieren? Er erkannte bereits 1978, dass der Weltraumschrott spätestens um das Jahr 2000 zum Problem werden würde.

Weltraumschrott könnte Raumfahrt unmöglich machen

Zwanzig Jahre später sind Kesslers Prognosen traurige Realität. Kleine bis große Schrottteile rasen um die Erde und bedrohen Satelliten, Raumfahrzeuge und die ISS. Die Raumfahrtbehörden reagieren einerseits, indem sie versuchen die Trümmerteile im Auge zu behalten. So können Raumstation oder Satelliten zur Not Ausweichmanöver fliegen. Dennoch müssen sie mit dicken Schilden vor den Trümmerteilen geschützt werden. Die Hülle der ISS beispielsweise ist inzwischen mit Einschlagkratern solcher Geschosse geradezu übersäht.

Grafische Darstellung der Sonde ClearSpace mit einer eingefangenen Oberstufe einer Vega-Rakete über der Erdatmosphäre
Grafische Darstellung der Sonde ClearSpace mit einer eingefangenen Oberstufe einer Vega-Rakete über der Erdatmosphäre. Bildrechte: ESA

NASA- und ESA-Studien zeigen, dass der einzige Weg zur Stabilisierung der Orbitalumgebung darin besteht, große Trümmer aktiv zu entfernen. Dementsprechend werden wir unsere Entwicklung der wesentlichen Leit-, Navigations- und Steuerungstechnologien sowie der Rendez-vous- und Greifmethoden durch ein neues Projekt namens Active Debris Removal/ In-Orbit Servicing - ADRIOS fortsetzen. Die Ergebnisse werden auf ClearSpace-1 übertragen. Diese neue Mission, durchgeführt von einem ESA-Projektteam, wird es uns ermöglichen, diese Technologien zu demonstrieren und dabei eine Weltneuheit zu erreichen.

Luisa Innocenti, Leiterin der Initiative Clean Space der ESA.

Um die Entwicklung zu stoppen sei eine Art Abschleppwagen für ausgemusterte Satelliten und Raketenteile nötig, sagt Luc Piduet, der das Unternehmen ClearSpace gegründet hat. Können solche großen Objekte aus dem Orbit beseitigt werden, können sie gar nicht erst Ausgangspunkt von Kettenreaktionen werden, die zu immer kleineren Trümmern führen.

Die Einwegmission ClearSpace soll bei der Weiterentwicklung von Technologie helfen

ClearSpace ist ein Spin-Off der Schweizer Hochschule École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Die erste Raumsonde soll zunächst in eine Höhe von etwa 500 Kilometern Höhe gebracht und getestet werden. Dann soll sie auf 600 bis 800 Kilometer aufsteigen, wo sich die Vega-Oberstufe (VESPA) befindet. Die Größe der VESPA entspricht in etwa der von kleineren Satelliten, die wichtige Ziele für eine Schrottentsorgung wären.

Die Sonde soll das etwa 100 Kilogramm große Teil mit vier Roboterarmen greifen und dann mit ihm zusammen in die Atmosphäre hinabsinken und dort verglühen. So kann sie allerdings nur für genau einen Entsorgungsvorgang eingesetzt werden. Die ESA erhofft sich von dem Projekt vor allem mehr Aufschluss über Technologien, die künftige Entsorgungsmissionen effizienter und günstiger machen könnten.

Dieses Thema im Programm: 3sat nano | 31. August 2018 | 18:30 Uhr

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