Das German Experimental Surveillance and Tracking Radar (GESTRA) ist ein Radarsystem zur Beobachtung und Verfolgung von Objekten im Weltall, wie etwa Satelliten und Weltraumschrott. Es ermöglicht, Satelliten oder Raumfahrtsysteme wie zum Beispiel die Internationale Raumstation ISS durch rechtzeitige Warnung vor einer Kollision mit Schrotteilchen zu schützen. Schätzungen zufolge umkreisen derzeit bereits mehr als 128 Millionen kleinster Partikel die Erde und stellen bei einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 28.000 Kilometern pro Stunde eine Gefährdung bei der Nutzung des Weltraums dar.
GESTRA wird im Mikrowellenbereich betrieben und erkundet den niedrigen Erdorbit in einer Höhe von etwa 300 bis 3000 Kilometern – also dem Bereich, in dem sich die meisten Satelliten und auch die ISS befinden. Das System ist seit Januar 2021 in der Erprobung und wurde 2024 in den vorzeitigen operationellen Betrieb genommen.
Antennenanlage von GESTRA
Die Sende- und Empfangsanlagen von GESTRA bestehen aus 256 Einzelantennen, die derart verknüpft werden, dass sich die gewünschte Strahlrichtung in Sekundenbruchteilen einstellt.
Aufbau eines nationalen und europäischen Bahndatenkatalogs
Mit Hilfe der von GESTRA gewonnenen Daten wird ein nationaler Bahndatenkatalog erstellt. In diesem Katalog werden Daten zu allen erfassten Objekten, deren Bahn mit Hilfe von GESTRA bestimmt werden konnte, aufgelistet und kontinuierlich aktualisiert.
Zudem wird im Rahmen des Projektes EU SST (European Union Space Surveillance and Tracking) mit Hilfe der Daten von GESTRA und weiterer Sensoren der europäische Bahndatenkatalog erstellt und für Dienste wie Kollisionsvermeidung und Wiedereintrittsvorhersage genutzt. Die GESTRA-Daten sollen in Zukunft darüber hinaus für wissenschaftliche Forschungsprojekte zur Verfügung gestellt.
Eine der Besonderheiten von GESTRA liegt in der Verlegbarkeit des Systems. Es besteht aus zwei Containern, in denen die Sende- und Empfangseinheiten untergebracht sind. Durch diese Aufteilung kann es per Schwertransport an den Aufstellort verbracht werden. Die beiden Einheiten sind dort in einem Abstand von etwa 100 Metern aufgestellt. Das System befindet sich auf der Schmidtenhöhe bei Koblenz.
Im erdnahen Weltraum ziehen mehrere tausend Satelliten, Raumfahrzeuge und andere Objekte ihre Bahnen. In diesem Bereich befinden sich aber auch hunderttausende Teile Weltraumschrott: Insgesamt handelt es sich dabei um rund 8.000 Tonnen Material. Der größte Teil davon – etwa 75 Prozent – befindet sich auf niedrigen Orbits zwischen 200 und 2000 Kilometern Höhe, im sogenannten „Low Earth Orbit“ (LEO). Eine Kollision mit Weltrauminfrastruktur stellt damit ein hohes Risiko dar. Auch die Internationale Raumstation ISS, die auf einem Orbit in rund 400 Kilometern Höhe kreist, ist davon betroffen. Um Kollisionen so weit wie möglich zu vermeiden, werden kontinuierlich verlässliche Daten zur Weltraumlage benötigt. Hierzu werden Radarsysteme wie GESTRA betrieben.
Video: Weltraumschrott als Gefahr für die Raumfahrt – mehr Sicherheit durch das Weltraumradar GESTRA
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Video: Weltraumschrott als Gefahr für die Raumfahrt – mehr Sicherheit durch das Weltraumradar GESTRA
Im erdnahen Weltraum ziehen mehrere tausend Satelliten, Raumfahrzeuge und andere Objekte ihre Bahnen. In diesem Bereich befinden sich aber auch hunderttausende Teile Weltraumschrott: Insgesamt handelt es sich dabei um rund 8.000 Tonnen Material. Der größte Teil davon – etwa 75 Prozent – befindet sich auf niedrigen Orbits zwischen 200 und 2000 Kilometern Höhe, im sogenannten „Low Earth Orbit“ (LEO). Eine Kollision mit Weltrauminfrastruktur stellt damit ein hohes Risiko dar. Auch die Internationale Raumstation ISS, die auf einem Orbit in rund 400 Kilometern Höhe kreist, ist davon betroffen. Um Kollisionen so weit wie möglich zu vermeiden, werden kontinuierlich verlässliche Daten zur Weltraumlage benötigt. Hierzu werden Radarsysteme wie GESTRA betrieben.
Ein Vorteil von GESTRA ist die hochflexible und schnelle Ausrichtung des Radarstrahls. Die Sende- und Empfangsanlagen bestehen aus je 256 Einzelantennen, die innerhalb einer kreisförmigen ebenen Fläche eingelassen sind.
Die Signale der Einzelstrahler können derart verknüpft werden, dass sich die gewünschte Strahlrichtung in Sekundenbruchteilen einstellt. Beide Antennen können zusätzlich in alle gewünschten Richtungen ausgerichtet werden. Die vom System aufgenommenen Daten werden von einem Radarprozessor gesammelt und analysiert und anschließend zum Weltraumlagezentrum in Uedem übertragen, aus welchem heraus GESTRA von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR betrieben wird.
Entwickelt wurde GESTRA vom Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR). Die Finanzierung erfolgte durch die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). Betrieben wird das Radarsystem aus dem ressortgemeinsamen Weltraumlagezentrum in Uedem, welches vom BMWK und vom Bundesministerium der Verteidigung (BMVg) finanziert wird. Die Standortbereitstellung und die Finanzierung des Betriebs erfolgt durch das BMVg.
