Wissen was im All passiert: ESA Programm zur Weltraumlageerfassung

Künstlerische Darstellung eines künftigen SSA-Radars
27 Juli 2010

Der Erde drohen vielfältige natürliche Gefahren aus dem Weltraum: kosmische Strahlung, Sonnenwinde, Asteroiden, Kometen und Meteoriten. Hinzu kommt ein weiteres Problem: Weltraumschrott. Um diesen Bedrohungen begegnen zu können, startete die ESA 2009 ein Programm zur Weltraumlageerfassung, das in seiner ersten Phase bis Ende 2012 die Grundlagen für ein europäisches Weltraumüberwachungssystem schaffen soll. Hierzu gehört die Entwicklung eines leistungsfähigen Radars.

Die Erde ist wie alle Himmelskörper von einem lebensfeindlichen Raum, dem Weltraum umgeben. Dieser wird von energiereicher kosmischer Strahlung aus den Tiefen des Alls sowie Teilchenstrahlung von der Sonne - dem Sonnenwind – durchströmt. Beide treten in Wechselwirkungen mit den oberen Schichten der Erdatmosphäre und können so zu Störungen in Kommunikationssystemen oder der Energieversorgung unserer hoch technisierten Welt führen. Aber auch die elektronischen Baugruppen der die Erde umkreisenden Satelliten sind gefährdet.

Andere Sorgen bereiten im Sonnensystem herumvagabundierende Asteroiden, Meteoriden und Kometen, die vereinzelt auch die Umlaufbahn der Erde um die Sonne kreuzen können. Dabei besteht durchaus die Gefahr der Kollision mit für die Menschheit drastischen Folgen. Und dass es sich hierbei nicht nur um eine Theorie handelt, zeigen die Überreste alter Einschlagskrater auf der Erdoberfläche. Wenn ein derartiges Objekt groß genug ist, könnten infolge des Einschlags durchaus große Teile des irdischen Lebens vernichtet werden wie vor etwa 65 Millionen Jahren mit den Dinosauriern geschehen.

Europa und der Weltraum

ESA Space Debris Office: Objects in Low Earth Orbit (LEO)
Weltraummüll

Ein weiteres, neueres Phänomen ist der so genannte Weltraumschrott – ein von Menschen geschaffenes Problem. Seit gut 50 Jahren werden Satelliten in verschiedene Bahnen um die Erde geschossen. Dabei entsteht Schrott: ausgebrannte Raketenstufen, abgesprengte Verbindungsteile, ausgediente Satelliten oder Teile explodierter Raketenstufen und Satelliten. Derzeit sind annähernd 18.000 größere Objekte erfasst, die die Erde umkreisen und welche die etwa 1000 aktiven Satelliten gefährden. Im Februar 2009 ist beispielsweise ein ausgedienter Satellit – Kosmos 2251 – mit einem Iridium-Kommunikationssatelliten kollidiert. Mehr Informationen zu diesem Thema.

Was passiert im All?

Der freie Zugang zum Weltraum ist für alle entwickelten Industriestaaten ohne Alternative. Das betrifft in besonderem Maße Europa. Längst haben Satelliten bedeutende Infrastrukturaufgaben übernommen (Kommunikation, Navigation) oder liefern mittels Fernerkundung der Erde wichtige Daten für zahlreiche Wirtschaftszweige. Beide Aufgaben – Forschung und Nutzung – gehören zum planetaren Alltag des raumfahrenden homo sapiens.

Ohne Satelliten würden Kommunikation, Luftverkehr und Transportwesen zusammenbrechen, es gäbe keine Wettervorhersagen mehr, keine Navigation. Mit anderen Worten: Unsere moderne Gesellschaft könnte die heutigen Aufgaben ohne die Infrastruktur im Weltraum nicht mehr erfolgreich lösen. Sowohl die Astronauten im All als auch die Raumflugkörper müssen deshalb vor Gefahren geschützt werden.

Um geeignete Maßnahmen einleiten zu können, gilt es zunächst die Gefährdungspotentiale qualitativ und quantitativ zu erfassen. Zur Stärkung der Rolle Europas in diesem weltweiten Prozess startete die ESA am 1. Januar 2009 ein „Vorläuferprogramm zur Weltraumlageerfassung“ (Space Situational Awareness Preparatory Programme). Damit sollen in Europa eigene Kapazitäten zur Erfassung der Lage im Weltraum aufgebaut werden. Basierend auf diesen Erfahrungen soll dann im Zeitraum von 2012 bis 2019 ein voll operativer Überwachungsdienst entstehen.

Das Programm umfasst drei Hauptarbeitsgebiete:

  • Das Auffinden und die Bahnverfolgung künstlicher Objekte, die die Erde umkreisen (aktive Satelliten und Weltraumschrott).
  • Die Überwachung der aus den Tiefen des Alls und der Sonne kommenden hochenergetischen Strahlungen, die für zahlreiche Weltraumwetterphänomene verantwortlich sind.
  • Die Beobachtung von erdnahen Objekten, „Near Earth Objects“ – von Asteroiden, Meteoriten und Kometen – die mit der Erde kollidieren könnten.

Eigenes Weltraum-Radar geplant

SSA will generate debris-satellite conjunction predictions
Kollisionskurse von Weltraummüll mit Satelliten sollen künftig besser vorhergesagt werden

Das Hauptziel von Space Situational Awareness ist die Schaffung eigener leistungsfähiger Überwachungskapazitäten, um Europas Zugang zum Weltraum und die Sicherheit seiner Satelliten zu gewährleisten. Denn noch ist Europa bei der Beschaffung wichtiger Daten von Institutionen anderer Länder abhängig. Das trifft vor allem auf die Überwachung des Weltraumschrotts zu. Hier müssen die europäischen Experten hauptsächlich auf Daten des amerikanischen Space Surveillance Network zugreifen.

Neben optischen Teleskopen sind für die Erfassung der kleinen Schrottobjekte auch leistungsfähige Radaranlagen nötig, über die Europa noch nicht verfügt. Deshalb hat das spanische Unternehmen Indra Espacio im Rahmen des Vorläuferprogramms vor Kurzem den Auftrag erhalten, das Testmodell eines derartigen Radars zu bauen. An der Entwicklung und Realisierung ist auch das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) aus Wachtberg bei Bonn beteiligt. Dort sind bereits vielfältige Erfahrungen auf diesem Gebiet vorhanden. Das Tira-Radar des FHR kann mit seiner 34-Meter-Antenne bereits heute zentimetergenaue Details eines Satelliten in der Umlaufbahn erkennen.

Bei allen eigenen Aktivitäten soll aber auch in Zukunft die internationale Kooperation mit anderen Diensten wie der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, USA) oder dem Space Weather Prediction Center (SWPC, USA) ausgebaut werden.

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