Orbital Photonics
Die Detektion und Beseitigung von Weltraumschrott trägt zum Erhalt des Weltraums als nutzbare Infrastruktur bei. Für eine optische Detektion, Bahnbestimmung und Charakterisierung von orbitalen Objekten werden in der Zukunft effiziente und kostengünstige Lösungen auf der Basis von Beobachtungsnetzwerken erforderlich sein, zu deren Entwicklung das Institut mit innovativen Lösungsansätzen beiträgt. Die entwickelte Technologie wird existierende Sensoren, insbesondere Radarsensorik, in Zukunft ergänzen beziehungsweise mit dieser fusioniert werden. Insgesamt leistet das Institut hier technologische Entwicklungen zum sicheren Betrieb aktueller Satelliten bzw. zur sicheren Durchführung zukünftiger Raumfahrmissionen. Für die Reduktion von Weltraumschrott erarbeitet das Institut Konzepte und Technologien.
Die Anzahl bzw. die Dichte der Objekte im Erdorbit ist von einem stetigen Anstieg begriffen, welche sowohl durch die generelle Zunahme an Weltraumschrottobjekten als auch durch die Kommerzialisierung des Erdorbits durch Megakonstellationen bestimmt wird. Schon kleine Teile mit Abmessungen von wenigen Zentimetern stellen generell eine Gefahr für die Sicherstellung des Betriebes von Satelliten dar. Insgesamt befinden sich derzeit ca. 1 Million missionskritische Objekte mit einer Größe von über einem Zentimeter im Orbit. Die Bahnen dieser Objekte sind nur unvollständig bzw. derzeit mit unzureichender Genauigkeit bekannt.
Laseroptische Detektionsverfahren bieten die Möglichkeit einer erweiterten Überwachung der orbitalen Objektpopulation. Passiv-optische Detektionsverfahren mit großem Sichtfeld der Sensorik erlauben die Neuvermessung der Flugbahnen orbitaler Objekte, welche dann an laserbasierte Nachführsensorik zur präzisen Vermessung des Orbits übergeben werden kön-nen.
Beim Satellite Laser Ranging (SLR) auf kooperative orbitale Objekte werden Satelliten, welche mit Retroreflektoren ausgestattet sind, durch Laserlaufzeitverfahren hochpräzise vermessen. Eine besonders kompakte und kostengünstige SLR Bodenstation (miniSLR) wird derzeit am Institut für Technische Physik entwickelt und befindet im Technologietransfer. Von hoher Synergie sind die hierzu optimierten Retroreflektoren, welche direkt an die Spezifikationen der SLR Bodenstation als in-orbit Komponenten angepasst sind.
Für die Ortung von nichtkooperativen Objekten ohne Retroreflektoren sind Lasertransmitter mit höherer Leistung bzw. Empfangsteleskope mit größeren Aperturen erforderlich. Vor diesem Hintergrund betreibt das Institut für Technische Physik ein neues Observatorium zur Ortung von Weltraumschrott am Innovationscampus in Empfingen mit innerhalb der EU einzigartigen Spezifikationen. Die Zielsetzung ist hierbei, Schrottobjekte mit Abmessungen im Dezimeterbereich zu orten.
Darüber hinaus wird an Konzepten und Lösungen zur Kollisionsvermeidung und Bahnabsenkung von Kleinstobjekten gearbeitet.