Schweizer Müllabfuhr startet ins Weltall

Alte Satelliten und Raketen versperren begehrte Umlaufbahnen. Nun sollen sie aufgeräumt werden – mit Technologie aus Neuenburg.

Schweizer Technologie räumt den Weltraum auf: Das Projekt CleanSpace One. Quelle: Youtube/EPFL

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Was mit den Überresten ihrer Weltraumunternehmungen passiert, hat bisher weder wissenschaftliche noch kommerzielle oder militärische Betreiber gross gekümmert. Inzwischen hat sich so viel Schrott auf den begehrtesten Umlaufbahnen angesammelt, dass Zusammenstösse drohen. Passiert ist das bisher erst selten, die Internationale Raumstation (ISS) muss allerdings häufig ihren Kurs ändern, um gefährlichen Trümmern auszuweichen. Das Platzieren neuer Satelliten wird schwieriger. Ausserdem sollte man kommenden Generationen im Weltall keine Altlasten zurücklassen. Daher hat die Europäische Weltraumagentur ESA vor einigen Jahren das Projekt Cleanspace gestartet, um am Himmel aufzuräumen. Die USA haben kürzlich ein ähnliches Programm beschlossen.

Dazu, wie Satelliten oder Raketentrümmer sicher heruntergeholt werden könnten, sind ­verschiedene, auch futuristisch anmutende Verfahren vorgeschlagen worden. Jetzt haben erstmals praktische Versuche im Weltall begonnen, wie die Airbus-Tochter Surrey Satellite Technology als Projektleitung mitteilt. Ein Satellit mit Namen Remove Debris (Trümmerbe­seitigung) soll eine Reihe von Versuchen durchführen; einen davon hat das Schweizer ­Forschungs- und Entwicklungszentrum für Elektronik und Mikrotechnik (CSEM) in Neuenburg beigesteuert. AmProjekt arbeiten, koordiniert von der ­Universität von Surrey, mehrere Industriepartner mit, vor allem Firmen des Airbus-Konzerns.

Optische Navigation zur Annäherung an Trümmer

Der kleine und absichtlich billig gebaute Satellit wird keine Weltraumtrümmer beseitigen. Sein Zweck ist es, einige der vorgeschlagenen Techniken im All praktisch zu erproben. Die Erkenntnisse sollen dann für den Bau eines viel grösseren Satelliten mit der Bezeichnung e.Deorbit genutzt werden, der nach der Planung der ESA ungefähr im Jahr 2024 einsatzbereit sein soll. Erfüllt die Technik die Erwartungen, sollen dann jährlich fünf grössere Trümmerstücke weg­geräumt werden, die besonders bedrohlich sind.

Das in Neuenburg entwickelte Element des Satelliten dient zur optischen Navigation bei der ­Annäherung des Satelliten an die Trümmer. Die vom CSEM ge­baute Kamera erfasst das Ziel mit Laserstrahlen und errechnet aus der Flugzeit, welche die Lichtteilchen bis zum Ziel und zurück zum Empfänger benötigen, ein dreidimensionales Bild. Das System erkennt die Form des Zielobjektes und auch seine Bewegungen (Trümmer rotieren und taumeln oft). Die «Lidar» genannte Technik ähnelt dem ­Radarverfahren. Auf der Erde werden Lidar- und Radarkameras beispielsweise bei selbstlenkenden Autos eingesetzt, wobei Lidar als besser, aber auch teurer gilt. Lidar ist eines der Forschungsgebiete, auf denen das CSEM international zur Spitze zählt.

Der Satellit Remove Debris wurde mit einer Spacex-Nachschublieferung in die Raumstation ISS befördert und von dort aus ins All geschickt. Das Gerät, etwa so gross wie ein Kühlschrank, wird einen Minisatelliten aussetzen, der ein Trümmerteil darstellt, das dann mit einem Netz eingefangen werden soll. Dieser Teil des Experiments ist seit einigen Tagen im Gang. Bei dem Versuch wird das Demonstrationsnetz samt Inhalt auf eine Bahn gebracht, auf der es verglüht. Später könnte man ein eingefangenes Trümmerteil auch gezielt an eine sichere Stelle bringen oder sogar bergen. Dafür fehlt Remove Debris jedoch ein Antriebssystem.

Eine andere Technik, Trümmer einzufangen, ist die Harpune. Ein Pfeil mit Widerhaken wird auf das Ziel abgefeuert, der sich festklemmt, sodass der Gegenstand weggezogen werden kann. Im Versuch soll die Harpune eine 10×10 Zentimeter grosse Platte aus Aluminium treffen, die in 1,5 Meter Entfernung einen Satelliten darstellt. Das Verhalten der Harpune in der Schwerelosigkeit muss ebenso untersucht werden wie das Verhalten des Fangnetzes beim Netzversuch. In Tests auf der Erde wurde der richtige Winkel für einen Beschuss erprobt. Entscheidend beim Harpunieren eines stillgelegten Satelliten oder etwa eines Raketenmotors wird es später sein, eine geeignete Stelle der Aussenhaut zu treffen. Dazu wird man die sehr komplizierten Baupläne des Gegenstandes studieren müssen, die Lidar-Kamera wird dann den richtigen Zielpunkt anvisieren.

Auch Wracks und Trümmer im All gehören ­jemandem; sie dürfen nicht ­einfach entfernt werden, schon gar nicht, wenn es fremdes Staatseigentum ist.

Remove Debris darf selber keine Spuren hinterlassen. Die Elemente werden nach dem Test in tiefere Schichten geschickt, wo sie wie viele andere Teile verglühen. Die Betreiber von Satelliten suchen jedoch auch nach einem anderen Weg. Es wird an sogenannten Servicesatelliten gearbeitet. Sie sollen zu defekten Satelliten fliegen und sie preisgünstig wieder betriebsfähig machen. Das betrifft vor allem die Treibstoffversorgung, welche die Lebensdauer eines Satelliten bestimmt. Könnte man im All nachtanken, liessen sich ältere Satelliten wieder stabilisieren, mit neuer Sendetechnik nachrüsten und an andere Positionen verschieben. Serviceflüge gab es ­bisher schon zum Weltraum­teleskop Hubble, wobei Astronauten eingesetzt wurden, unter anderen der Schweizer Claude Nicollier.

Die Möglichkeit, Satelliten mit Servicerobotern zu besuchen, wird vom Militär mit Misstrauen beobachtet. Zwar brauchen dessen Aufklärungs­satelliten Unterhalt, ein Service- oder ein Aufräumsatellit könnte aber genauso gut fremde Satelliten stören, stehlen oder zerstören. Ein gezielter Angriff auf Fernmelde­satelliten hätte schwere Folgen für die globale Wirtschaft. Als erstes Zielobjekt für das Unternehmen e.Deorbit hat die ESA ihren eigenen, 2012 stillgelegten Umweltforschungssatelliten Envisat gewählt. Dies aus juristischen Gründen: Auch Wracks und Trümmer im All gehören ­jemandem; sie dürfen nicht ­einfach entfernt werden, schon gar nicht, wenn es fremdes Staatseigentum ist.

Erstellt: 27.09.2018, 14:28 Uhr

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