Beobachtung von Weltraumobjekten

Weltraumlagezentrum in Uedem

Gemeinsam mit dem Weltraumkommando der Bundeswehr betreibt die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR das Weltraumlagezentrum in Uedem. In der Einrichtung werden Objekte im erdnahen Orbit beobachtet, um deutsche weltraumgestützte zivile und militärische Systeme zu schützen und ein aktuelles Weltraumlagebild zu erstellen.

Mit seiner Expertise im Bereich Orbitalmechanik, Sensorik sowie Datenverarbeitung und -analyse zur Erstellung von Lagebildern trägt das DLR einen maßgeblichen Beitrag zum Schutz kritischer Infrastruktur bei.

Radarsystem GESTRA

Das deutsche Radarsystem GESTRA (German Experimental Space Surveillance and Tracking Radar) ist ein hochmodernes System, das vom Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR entwickelt wurde. Es arbeitet im Mikrowellenbereich und dient der Erfassung und Katalogisierung von Objekten im erdnahen Orbit, wie aktive Satelliten und Weltraumschrott. GESTRA liefert präzise Daten für die Weltraumlagebewertung und verhindert so Kollisionen.

Johannes-Kepler-Observatorium

Das Johannes-Kepler-Observatorium dient der laserbasierten Ortung und Analyse von Weltraumschrott. Das Hauptteleskop besitzt eine 1,75 Meter große Apertur und kann damit im niedrigen Erdorbit Trümmerteile im Dezimetermaßstab erfassen. Gegenüber herkömmlichen Radarverfahren liefern die Lasermessungen deutlich präzisere Bahndaten. Sie offenbaren zudem die Form der Objekte und deren Rotationsverhalten. Dadurch helfen die Messungen, die Sicherheit im Orbit zu verbessern und Kollisionen insbesondere zwischen kleinen Weltraumschrottobjekten und aktiven Satelliten zu vermeiden. Neben dem großen Teleskop besitzt das Observatorium zwei kleinere. Ihre Spiegeldurchmesser betragen 0,6 und 0,4 Meter. Parallel zum Hauptteleskop erfassen sie ein größeres Sichtfeld und ergänzen die Datenlage.

Transportable Bodenstation miniSLR®

Die kompakte und transportable Bodenstation miniSLR® wird zur Positionsbestimmung von Satelliten genutzt. Das Satellite Laser Ranging (SLR) ist ein Verfahren, mit dem die Entfernung zwischen Erde und Satelliten millimetergenau bestimmt werden kann. Unter anderem spielt es eine wichtige Rolle für die Erdbeobachtung, Satellitennavigation und das Space Traffic Management (STM). Mit dem „miniSLR®“ hat das DLR erstmals eine mobile und wesentlich kleinere Variante einer Bodenstation entwickelt: Sie ist einfach im Aufbau und Wartung und arbeitet automatisiert.

Laseroptische Bodenstation STAR-C

Bodenstationen des Typs STAR-C (Surveillance, Tracking And Ranging Container) nutzt das DLR zur präzisen Bestimmung der Umlaufbahnen aktiver Satelliten und von Weltraumschrott. Mithilfe der millimetergenauen Positionsdaten können aktive Satelliten gezielt Ausweichmanöver durchführen. Das robuste System ist in einem sechs Meter großen Container untergebracht und dient als mobile laseroptische Bodenstation zur Ortung von Weltraumschrott.

Passiv optisches Teleskop APPARILLIO®

APPARILLIO® (Autonomous Passive Optical Staring Of LEO Flying Objects) überwacht den erdnahen Orbit. Das passive optische Teleskop nimmt autonom Bilder von sonnenbeschienenen Objekten auf und verarbeitet diese sofort. Das Teleskop sitzt in einem wetterfesten Gehäuse und nutzt leistungsstarke Software zur Steuerung und Bildanalyse. Er misst die genauen Positionen der Raumobjekte und übermittelt die Informationen direkt an vorhandene Datenbanken. Innerhalb der Europäischen Union entsteht derzeit ein kleines Netzwerk mit Teleskopen in der Slowakei, Spanien und beim DLR in Stuttgart. Die besonderen Merkmale des Systems: Sein weites Sichtfeld deckt bis zu 20 Grad Breite und Höhe gleichzeitig ab.

Radarsysteme IoSiS und IoSiS-NG

Mit dem experimentellen Radarsystem IoSiS (Imaging of Satellites in Space) erprobt das DLR neue Methoden, um Satelliten und andere Objekte in niedrigen Erdumlaufbahnen hochauflösend abzubilden. Das aktuelle System basiert auf dem ISAR-Verfahren (Inverser Synthetischer Apertur). Mit IoSiS haben wir bereits Weltraumobjekte im Zentimetermaßstab erfasst.

Aktuell entsteht eine neue, hochmoderne Forschungsanlage der nächsten Generation:

Das Radarsystem IoSiS-NG (Imaging of Satellites in Space-Next Generation).

Es wird echte dreidimensionale Bilder liefern – direkt vom Erdboden aus. Das System ermittelt präzise den mechanischen Zustand von Objekten im All. Gleichzeitig liefert sie Hinweise zu unbekannten oder potenziell bedrohlichen Körpern. Das ist eine entscheidende Fähigkeit für „Responsive Space“, also die schnelle Reaktionsfähigkeit im Weltraum. Der Aufbau von IoSiS-NG wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) gefördert. IoSiS-NG soll im Jahr 2029 den Forschungsbetrieb aufnehmen.

Austauschplattform SMARTnet™

SMARTnet™ (Small Aperture Robotic Telescope Network) ist eine internationale offene Austauschplattform für Messungen von Objekten im Weltraum. Die Plattform wird vom Nationalen Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) zusammen mit dem Astronomischen Institut der Universität Bern (AIUB) betrieben. Die Informationen der Plattform stehen Partnerorganisationen kostenfrei zur Verfügung.

An dem Netzwerk beteiligen sich Unternehmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen, die kontinuierlich mit Sensoren Erkenntnisse zu Weltraumobjekten sammeln. Sie stellen ihre Daten kostenlos bei SMARTnet™ bereit und erhalten im Gegenzug Zugriff auf sämtliche im Rahmen der Plattform gesammelten Informationen. Aus diesen Daten abgeleitete Produkte können von den beteiligten Organisationen vermarktet oder genutzt werden. Ein Weiterverkauf oder die Weiterverbreitung der SMARTnet™-Daten sind jedoch nicht gestattet. Das DLR nutzt sie für Forschungszwecke und zur Verbesserung der Sicherheit der vom GSOC gesteuerten Satelliten. So konnten bis jetzt mehr als 50 Millionen Messungen untereinander ausgetauscht werden.

Im Rahmen von SMARTnet™ unterhält das DLR aktuell drei eigene Messstationen in Südafrika, Australien und Chile. Eine vierte Station wird aktuell in Namibia aufgebaut.

Umlaufbahndatenbank für Weltraumobjekte

Der am DLR entwickelte Katalog „Backbone Catalogue of Relational Debris Information“ dient der Erstellung und dem Betrieb einer Umlaufbahndatenbank für Weltraumobjekte. Das System greift auf Daten aller verfügbaren Sensoren zu. Es ermöglicht die Planung optimaler Beobachtungen für Sensornetzwerke, um die Erfassung und Verfolgung von Weltraumschrott zu verbessern.