Wie das DLR mit Müll im Orbit umgeht

Weltraumschrott

Unsere Erde umgibt ein Gürtel aus Schrott – eine DLR-Datenbank zeigt sowohl Anzahl als auch Position der Weltraumobjekte
Credit:
DLR, AIUB

Als Weltraumschrott oder Weltraummüll bezeichnet man alle vom Menschen hergestellten Objekte, die sich im Weltraum befinden und keine Funktion mehr erfüllen, wie zum Beispiel ausgediente Satelliten, Raketenteile oder Bruchstücke davon (Farb- und Lackpartikel, Schrauben, Muttern und andere Kleinteile). Die Menge des Weltraummülls hat durch die Raumfahrtaktivitäten verschiedener Nationen im Laufe der Jahrzehnte stark zugenommen.

Schon heute sind etwa 45.000 Objekte, deren Durchmesser größer als zehn Zentimeter ist, erfasst und katalogisiert. Zusätzlich gibt es schätzungsweise mehr als 1,2 Millionen Weltraumschrottteilchen zwischen einem und zehn Zentimeter Größe im Erdorbit. Aufgrund der hohen Orbitalgeschwindigkeiten von mehreren Kilometern pro Sekunde können bereits Kollisionen mit Teilen dieser Größe zu starken Beschädigungen bis hin zur vollständigen Zertrümmerung von beispielsweise Satelliten führen. Damit drohen Ausfälle von wichtigen Anwendungen in den Bereichen Kommunikation, Navigation, Erdbeobachtung, Wettervorhersage oder auch im militärischen Bereich. Zusätzlich machen Ausweichmanöver Satellitenmissionen teurer und kosten Treibstoff, was die Betriebszeit von Satelliten verringert. Und orbitaler Müll stellt auch eine Gefahr für die Erde dar: Bruchstücke können auf der Erdoberfläche aufschlagen, wenn sie nicht in der Atmosphäre verglühen.

Sollten irgendwann zu viele Weltraumschrottteile im Orbit unterwegs sein, könnte der sogenannte Kessler-Effekt eintreten. Darunter versteht man eine einsetzende Kettenreaktion: Größere Weltraumobjekte stoßen zusammen und erzeugen Trümmerwolken. Diese breiten sich im Weltraum aus, und deren Objekte kollidieren ebenfalls miteinander. In der Folge kommt es zu einer vollständigen Vermüllung einzelner Orbitregionen, die dann für die Raumfahrt für lange Zeit unbrauchbar wären.

Weltraummüll beobachten, entfernen und vermeiden

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erforscht Technologien für eine nachhaltige Raumfahrt und zur Müllvermeidung im All. Dazu untersuchen wir in der DLR-Raumfahrtforschung robotische Technologien zur Lebenszeitverlängerung von Satelliten im Weltraum, aber auch zum aktiven Einfangen und Entfernen von Weltraumschrott.

Die beste Vermeidung ist aber, das Risiko für einen Ausfall oder eine Zerstörung eines Weltraumobjekts von vorneherein zu minimieren und dafür Sorge zu tragen, dass sich Objekte am Ende ihrer Lebenszeit eigenständig aus dem Orbit entfernen. Hier leisten wiederverwendbare Trägersysteme und De-Orbiting-Technologien wichtige Beiträge. Für alle Betreiber von Satelliten ist es essenziell zu wissen, welche Objekte sich in der Nähe des eigenen Satelliten befinden, um rechtzeitig potenziell gefährliche Kollisionen erkennen und vermeiden zu können. Dieses Weltraumlagebild, das die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR gemeinsam mit der Bundeswehr im Weltraumlagezentrum erstellt, ist die Grundlage für die Planung von Ausweichmanövern. Hierfür werden die aktiven Objekte ebenso wie der Weltraumschrott kontinuierlich nachverfolgt und katalogisiert.

Und schließlich sind wir in internationalen Gremien tätig, in denen an regulatorischen Maßnahmen zur Vermeidung von Weltraummüll gearbeitet wird. Gleichzeitig stellen die Forschenden des DLR sicher, dass international anerkannte Vermeidungsmaßnahmen in eigenen Projekten berücksichtigt und umgesetzt werden. Als Unterzeichner der Zero Debris Charter der Europäischen Weltraumorganisation ESA bekennen wir uns zu einer sicheren und nachhaltigen Nutzung des Weltraums. Das bedeutet auch, dass nach dem Ende einer Raumfahrtmission keine Rückstände im Weltraum zurückgelassen werden sollen.

Die nachfolgenden Hintergrundseiten bieten einen Überblick über unsere Forschungsaktivitäten und zeigen technologische Lösungen für den Satellitenbetrieb, Robotik, Schrottdetektion, Weltraumwetter und Wartung.

Hintergrundartikel

Weltraumsicherheit

Weltraumsicherheit umfasst alle Maßnahmen, die notwendig sind, um die Funktionsfähigkeit und den Schutz der essenziellen Infrastruktur im Weltall zu gewährleisten. Dabei geht es um den Schutz vor Kollisionen ebenso wie vor Cyberangriffen und vor den Auswirkungen von Weltraumwetterereignissen. Grundlage dafür ist ein detailliertes Bild der aktuellen Weltraumlage.

Beobachtung von Weltraumobjekten

Die zuverlässige Detektion, Bahnverfolgung und Katalogisierung von Objekten im Weltraum – seien es Satelliten oder Weltraumschrott – trägt zum Erhalt des Weltraums als nutzbare Infrastruktur bei. Hierzu werden am DLR verschiedene Methoden und Systeme entwickelt und verwendet.

Weltraumschrott entfernen

Wie lassen sich ausgediente Satelliten und Weltraumschrott aus dem Erdorbit entfernen? De-orbiting-Technologien wie zum Beispiel Bremssegel sind eine Lösung, das Abbremsen kleinerer Schrottobjekte mit Hilfe von Lasern eine andere. Große nicht mehr funktionsfähige Objekte lassen sich mit Hilfe von robotischen Systemen einfangen und abschleppen – hierzu sind in den nächsten Jahren europäische Technologiedemonstrationen im All geplant.

Politische Initiativen und internationale Richtlinien

Das DLR wirkt in mehreren internationalen Gremien mit, die sich mit der Regulierung und Vermeidung von Weltraumschrott befassen. Beim UN-Ausschuss für die friedliche Nutzung des Weltalls (COPUOS) und dessen wissenschaftlich technischen sowie Rechtsunterausschüssen berät die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR die Bundesregierung fachlich-und stellt ihre Expertise in Arbeits- und Expertengruppen bereit.