19. Dezember 2022
Segel bremst Satelliten ab und lässt ihn in der Erdatmosphäre verglühen

We­ni­ger Schrott im Welt­raum dank Brems­se­gel

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Raumfahrt
Entfaltetes Segel bremst den Satelliten ab
Ent­fal­te­tes Se­gel bremst den Sa­tel­li­ten ab
Bild 1/4, Credit: HPS

Entfaltetes Segel bremst den Satelliten ab

Durch den Brems­wi­der­stand, tritt der Sa­tel­lit schnel­ler wie­der in die dich­te­re Erdat­mo­sphä­re ein, wo er dann ver­glüht.
Im Weltall entfaltetes Bremssegel
Im Welt­all ent­fal­te­tes Brems­se­gel
Bild 2/4, Credit: HPS

Im Weltall entfaltetes Bremssegel

Die Ge­schwin­dig­keit des Sa­tel­li­ten wird durch das Se­gel ab­ge­bremst. Da­durch tritt er we­sent­lich schnel­ler in die dich­te­re Er­dath­mo­sphä­re ein als ein un­ge­brems­ter Sa­tel­lit. Hier ver­glüht er dann rück­stands­los.
Bremssegel während Entfaltungstest im Labor
Brems­se­gel wäh­rend Ent­fal­tungs­test im La­bor
Bild 3/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Bremssegel während Entfaltungstest im Labor

Im DLR Bre­men ha­ben For­schen­de Tests in un­ter­schied­li­chen La­bo­ren an dem Se­gel durch­ge­führt.
Im Labor entfaltetes Bremssegel
Im La­bor ent­fal­te­tes Brems­se­gel
Bild 4/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Im Labor entfaltetes Bremssegel

Nach me­cha­ni­schen und Ther­mal-Tests konn­te das Se­gel im­mer noch rei­bungs­los ent­fal­tet wer­den
  • Das Bremssegel ADEO lässt Satelliten direkt nach seinem Einsatz in der Erdatmosphäre verglühen.
  • Durch schnelleres Abbremsen mit ultraleichten Segeln, sogenannten De-Orbit-Sails, können ausgediente Satelliten schneller und ressourcensparend in die Erdatmosphäre gelenkt werden.
  • Neuer Weltraumschrott in niedrigen Orbits kann so zukünftig vermieden werden.
  • Schwerpunkt: Raumfahrt

Ausgediente Satelliten auf niedrigen Umlaufbahnen befinden sich oft Jahrzehnte im Orbit bis sie schließlich beim Wiedereintritt verglühen. Bremssegel bieten die Möglichkeit die Entsorgung solch ausgedienter Satelliten wesentlich zu beschleunigen. Ein erster Test ist nun mit einem Satelliten des italienischen Dienstleisters D-Orbit gelungen: Mit Hilfe des vom Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mitentwickelten autonomen Bremssegels ADEO des Raumfahrtunternehmens HPS, bremste der Satellit in kürzester Zeit durch die dünne Restatmosphäre der Erde, um dann in die dichtere Erdatmosphäre einzutreten. Dort wird er in den nächsten Monaten rüchstandslos verglühen.

Vi­deo: Brems­se­gel ADEO
Brems­se­gel nut­zen die Rei­bung durch die Re­stat­mo­sphä­re, um mit ei­ner grö­ße­ren Ober­flä­che ei­ne stär­ke­re Brems­wir­kung und da­mit ein deut­lich schnel­les Ab­sin­ken von aus­ge­dien­ten Sa­tel­li­ten zu er­zeu­gen. Mit­ge­führ­te Brems­se­gel kön­nen so zu­künf­tig Welt­raum­schrott ver­hin­dern.
Credit: HPS

Große Oberfläche gleich große Bremswirkung

Raumfahrzeuge sind auf niedrigen Umlaufbahnen der Reibung durch die Restatmosphäre ausgesetzt. Ohne Bahnkorrekturen erfolgt eine langsame Abbremsung auf immer tiefere Bahnen, bis es zum Wiedereintritt kommt. Bremssegel nutzen diesen Effekt, um mit einer größeren Oberfläche eine größere Bremswirkung und damit ein deutlich schnelles Absinken zu erzeugen. Für die niedrigen Umlaufbahnen bis etwa in 800 Kilometer Höhe können mitgeführte Bremssegel zukünftig eine unkontrollierte Verschmutzung des Weltraums durch neue Schrott- und Kollisionstrümmer verhindern. Darüber hinaus tragen solche Segel dazu bei, die Betriebszeit eines Satelliten zu verlängern. Denn für die Entfaltung und den folgenden passiven Abstieg wird kein Antrieb benötigt.

Systemkompetenz bei Weltraumsegeln

Seit vielen Jahren entwickelt das DLR zusammen mit der Münchener Firma HPS Widerstandssegel im Rahmen verschiedener ESA-Projekte. Zuletzt wurde das ADEO-Segel beim DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen getestet und für den Weltraumeinsatz qualifiziert. Das getestete Modell hat ein Gewicht von 800 Gramm, einem Packmaß von 10 Kubikzentimetern und eine entfaltete Segelfläche von 3,6 Quadratmetern. Die Qualifikation umfasste Vibrations-, Schock und Thermal-Vakuum-Tests. Das Segel wurde dabei mehrmals in einer Thermal-Vakuum-Kammer entfaltet, um nachzuweisen, dass dies auch unter Weltraumbedingungen funktioniert und es die hohen Lasten beim Start übersteht. Nun bestätigten sich die Tests mit der erfolgreichen Entfaltung des ADEO-Bremssegels im Weltall auf der Mission WILD RIDE.

Nach diesem ersten Erfolg arbeiten bereits mehrere DLR-Institute gemeinsam mit HPS an weiteren Verbesserungen des Systems. Ein Fokus liegt hierbei auf der Entwicklung und Qualifikation von wenig reflektierendem robustem Segelmaterial. Hierzu führt das DLR beispielsweise spezielle Bestrahlungstests durch. Weiterhin wird das 25 Quadratmeter große Nachfolgemodell ADEO-L derzeit mit im DLR entwickelten ausrollbaren Masten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) zusammengebaut. Weitere Tests in Bremen folgen. Mitte 2023 soll dann auch ADEO-L seine erste Mission in den Weltraum gehen.

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