NASA, ESA und andere Raumagenturen erforschen Methoden zur Reduzierung von Trümmerteilen in den Umlaufbahnen

Von 10. November 2008 Aktualisiert: 10. November 2008 13:59
Internationale Zusammenarbeit zur Eindämmung des All-gegenwärtigen Schrotts vonnöten

Von abgebrannten Raketenstufen und alten Satelliten bis hin zu Linsendeckeln, Schrauben und abgeplatzten Lackteilen treibt im Weltraum alles nur erdenkliche Strandgut der Raumfahrt herum. 

Und weil sie mit Geschwindigkeiten von 28.000 Kilometern die Stunde dahintreiben, stellen diese Raum-Trümmer eine gefährliche Bedrohung für Raumfahrzeuge dar.

Doch sie los zu werden ist nicht so einfach. Es wird mehr Geld, bessere Konstruktion der Maschinen und internationale Zusammenarbeit brauchen, um das wachsende Problem der erdumkreisenden Trümmer zu lösen, so die einhellige
Expertenmeinung.

„Ein Gegenstand, nur wenig größer als 10 Zentimeter, hat da oben eine Wirkung, die Ihr Raumfahrzeug vollständig zerstören kann und es in eine Wolke von Wrackteilen zerlegt, was die Lage dort oben weiter verschlechtert”, sagte Heiner Klinkrad vom Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig  und Präsident des Büros für Raumfahrtrückstände des ESOC.

Inzwischen könnten Trümmer in der Größenordnung von einem Millimeter Schäden verursachen und Funktionsteile eines Raumfahrzeugs lahmlegen, je nachdem, wo sie auftreffen, sagte er.

Seit dem Start des ersten Raumfahrzeugs, des Sputnik I im Jahre 1957, haben die Menschen etwa 6.000 Satelliten für zivile, kommerzielle und militärische Zwecke in ihre Umlaufbahnen gebracht. Heute verlassen wir uns auf ungefähr 800 aktive Satelliten für zahlreiche alltägliche Aktionen, darunter Kommunikation, Reise, Handel, Beobachtung der Erde, Überwachung des Wetters, Nachrichten und Unterhaltung.

Aber die Einsätze im Raum haben riesige Mengen an Weltraummüll produziert, der Jahrzehnte oder länger in der Umlaufbahn bleiben kann. Das amerikanische Weltraum-Überwachungsnetz (SSN) spürt regelmäßig ungefähr 13.000 katalogisierte Gegenstände von zehn Zentimetern oder größer auf. Betriebsbereite Raumfahrzeuge machen dabei gerade mal sechs Prozent aus. Alles andere sind Trümmer wie ausgediente Raumfahrzeuge, Raketenkörper oder für andere Aufgaben benötigte Gegenstände, die nach der Operation im All „liegen“ gelassen wurden.

Ungefähr 50 Prozent sind Fragmente, die von über 200 dieser von Menschenhand geschaffenen und mit der Zeit verrottenden Gegenständen stammen. Inzwischen zeigen Radar und Fernrohre zahlreiche andere kleinere Trümmer-Teilchen, die nicht routinemäßig aufgespürt werden.

Nach Space Security 2008, einem jährlich erscheinenden kanadischen Bericht von Regierungs-, Nichtregierungs- und akademischen Organisationen wird geschätzt, dass es da oben über 300.000 Gegenstände zwischen einem und zehn Zentimetern Durchmesser gibt, und Milliarden kleinere.

Das Koordinierungsgremium der elf wichtigsten Raumfahrtagenturen für den Bereich Weltraummüll (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee, IADC) das sich aus ungefähr 100 hochrangigen Wissenschaftlern zusammensetzt, warnt, das Problem betreffe Raumfahrzeuge, bei bemannten Einsätzen die Sicherheit der Mannschaft, sowie der Menschen auf der Erde. „Nimmt der Weltraummüll weiter zu, wächst auch die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen, die zu potentiellen Schäden führen können. Zudem steigt auch das Risiko von Schäden auf der Erde, wenn Trümmer den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre überstehen.”

Absichtliche Zerstörung vermeiden

Bei der Vernichtung von über 200 Raumfahrtobjekten war meistens eine Explosion die Ursache, aber es gab auch drei unbeabsichtigte und zwei absichtliche Zusammenstöße. Die gute Nachricht: bei den drei Unfällen entstanden nur je vier neue Bruchstücke.

Im Februar dieses Jahres schossen die Amerikaner den gescheiterten Satelliten USA-193 ab, um zu verhindern, dass bei seinem Absturz dessen giftiger Treibstoff Menschen gefährdet, sollte er in ein besiedeltes Gebiet fallen. Das wäre auf sehr niedriger Höhe passiert, und alle registrierten Trümmer seien wieder in die Atmosphäre eingetreten, so Klinkrad.

Chinas Anti-Satelliten-Test (ASAT) mit seinem alternden Wettersatelliten Fengyun-1C im Januar 2007 war anders. Dem Weltraummüll-Programm der NASA zufolge hatte der SSN bis Januar 2008 bereits 2.317 herumfliegende Fragmente des chinesischen Satelliten katalogisiert – und identifiziert immer noch weitere.

Das Weltraummüll-Programm schätzt, dass der Test zu mindestens 150.000 Fragmenten von einem Zentimeter und größer geführt hat.   Die Trümmer befinden sich mitten im überfülltesten Gebiet im Raum — zwischen 800 und 1.000 Kilometern im Feld der niedrigen Erdumlaufbahn.

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Jessica West, Mitarbeiterin bei Project Ploughshares (Pflugschare) und Chefredakteurin von Space Security 2008, sagte, das wachsende Trümmer-Problem „hat mehr mit rücksichtslosen Aktionen zu tun, mit der bewussten Zerstörung von Gegenständen”, als mit alltäglichen Aktionen im Weltraum.

Doch gab es 2007 immerhin auch einen Erfolg: die Vereinten Nationen verabschiedeten Richtlinien zur Verringerung des Weltraummülls. Die Richtlinien waren vom IADC entwickelt worden. Eine Forderung aus den Richtlinien an die Raumfahrtländer ist die „Vermeidung von absichtlicher Zerstörung und andere schädliche Aktionen”, sagte West. Außerdem würden viele der großen Raumfahrtländer ihren Unternehmen und zivilen Raumfahrtbehörden landesweit strenge Maßstäbe auferlegen.

Der Raum-Sicherheitsbericht 2008 des SSI besagt, dass der chinesische Anti-Satelliten (ASAT)-Test das „größte von Menschen gemachte Trümmerfeld in der Geschichte” produzierte.

Verhütung und Verringerung 

Die einfachste Maßnahme wäre, Raumfahrzeuge so zu entwerfen, dass die Anzahl der durch den Einsatz bedingten Gegenstände sich reduzieren, die während einer Mission in den Weltraum gebracht werden, sagte Klinkrad.

Und Schutzblenden, wie sie von der Internationalen Raumstation (ISS) und vom kanadischen Radarsat verwendet werden, können die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass Raumfahrzeuge Trümmereinwirkungen schadlos überstehen.

Die kanadische Raumagentur (CSA) arbeitet mit Universitäten und der Industrie zusammen, um zu erforschen, wie sich Hyper-Geschwindigkeitstrümmer durch Raumfahrzeuge vermehren, um aufgrund der Ergebnisse robustere Raumfahrzeug-Designs zu entwerfen. Darius Nikanpour, der Leiter des dortigen Teams für Raumtechnologie sagte, dass die CSA auch selbst-regenerierende Materialien für Raumfahrzeuge entwickele.

Wenn ein Raumfahrzeug ausfällt oder ausgedient hat, verfügt eine weitere Richtlinie, seien unbeabsichtigte Explosionen von an Bord verbliebenen Energieformen, wie Treibstoff, Druck-Verdichtung oder geladene Batterien zu verhindern. Etwa durch Abschaltung der Quelle oder Ablassen des Treibstoffs.

Da Anzahl und Masse des Raummülls zunimmt und neue Trümmer wahrscheinlich von Zusammenstößen kommen werden, legen die Richtlinien fest, dass durch eine Weltraumüberwachung Daten gesammelt werden, um eine sichere Startzeit zu ermitteln oder Raumfahrzeuge aus dem Gefahrenbereich heraus zu manövrieren. So ein Manöver fand am 27. August statt, als das „Jules Verne“ getaufte Automatische Transferfahrzeug (ATV) der ESA eingesetzt wurde, um den Zusammenstoß der internationalen Raumstation mit einem Trümmerstück zu vermeiden.

Die Richtlinien legen auch fest, dass dieses Raumfahrzeug und die Raketenstufen von ihrer Umlaufbahn entfernt werden müssen, wenn ihr Auftrag beendet ist, sagte Klinkrad. Die Raumfahrzeuge im geostationären Ring (etwa 36.000 Kilometer über der Erde) sollten genug Treibstoff übrig haben, um sie in eine „Friedhofumlaufbahn” ungefähr 300 Kilometer höher zu bringen, wo sie die noch im Dienst stehenden Satelliten weiter unten nicht stören können, sagte er.

Und jene im Gebiet der niedrigen Erdumlaufbahn (unter 2.000 Kilometer) sollten durch die elementaren Naturkräfte – sprich Erdanziehungskraft – auf ganz natürliche Weise herunter kommen oder nach 25 Jahren mit aktiven Maßnahmen herunter geholt werden. Eine verwandte Technologie-Richtung bei der CSA ist die „Auflösungs-Technologie, die den Satelliten aufbricht und damit sicherstellt, dass keine Teile übrig bleiben, die den Wiedereintritt überstehen und auf besiedelten Gebieten niedergehen könnten”, sagte Nikanpour. Zum Beispiel werden „neuartige reaktive Materialien” erforscht, die auf die Hitze des Wiedereintritts reagieren und so sicherstellen, dass sämtliche Bestandteile zerfallen.

Ruf nach internationalem Vertrag

Eine kürzlich von der NASA erstellte Analyse hat darauf hingewiesen, dass alle genannten Maßnahmen für das überfüllte Gebiet der niedrigen Erdumlaufbahn nicht ausreichen.

Die NASA weist auf die Notwendigkeit hin, Weltraummüll aktiv zu entfernen. Es existieren Technologien, um eine Raumplattform in die Atmosphäre zurückschwingen zu lassen, zum Beispiel durch die Montage eines soliden Raketenmotors, der dann in der Kreisbahn gezündet wird und die Plattform zurück bringt. Aber die Kosten hierfür sind unerschwinglich hoch.

„Es ist viel billiger, bei einem Einsatz im All im Voraus mit einzuplanen, wie die Geräte von der Umlaufbahn wieder entfernt werden sollen, als hinterher nach Ende des Einsatzes”, sagte  Klinkrad. Dies erfordere guten Willen, höhere Investitionen und spezielle Anstrengungen im Design.

Ram Jakhu, Professor am Institut für Luft- und Raumfahrtgesetze an der McGill Universität in Montreal betonte, dass die Richtlinien zur Verringerung von Weltraummüll freiwillig sind, und nicht rechtsverbindlich als Völkerrecht. Deshalb „genügen sie aus meiner Sicht nicht. Es muss sehr viel mehr gemacht werden.”

„Internationale Zusammenarbeit ist unabkömmlich” um die absichtliche Produktion von Weltraummüll zu beenden, die Trümmer zu reduzieren und dem Problem Herr zu werden, sagte Ram Jakhu, der auch Forschungsleiter für Weltraumsicherheit 2008 ist.

Er forderte mehr technologische Forschung und bessere Kommunikation unter den Ländern. „Diese Art von Forschung sollte eine Verhandlungsbasis für internationale Verträge bilden, um die Weltraumtrümmer zu verringern, und auch bis zu einem gewissen Grad ein Verbot, Weltraummüll zu produzieren”, ist Jakhu überzeugt.

Bei der Gründung des Projekts „Ploughshares“ im Jahre 1976 waren die massiven Waffenlieferungen in die Entwicklungsländer für die Gründer von besonderer Bedeutung. Diese Waffenlieferungen heizen die heutigen Kriege an und unterstützen undemokratische, repressive Regimes mit verheerenden Folgen für die einfachen Menschen der Empfängerstaaten.

Originalartikel:

http://en.epochtimes.com/n2/science-technology/space-debris-earth-danger-orbit-6062.html

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