Weltraum

WELTRAUM: LAGE VON OBJEKTEN PRÄZISE ERFASSEN

Nicht nur auf Autobahnen und Bundesstraßen in Ballungsgebieten herrscht eine hohe Verkehrsdichte. Auch der erdnahe Weltraum ist sehr verkehrsreich und teilweise überfüllt: Er ist übersät mit aktiven Satelliten sowie Weltraumschrott – ihre Dichte nimmt rasant zu. Das geht, ähnlich wie im Straßenverkehr, mit steigenden Gefahren einher. Denn kommt es zu Zusammenstößen, können Satelliten zerstört und damit die für die Gesellschaft wichtige Infrastruktur (z. B. GPS) beeinträchtigt werden.Es ist daher unabdingbar, Weltraumobjekte zu erfassen, zu überwachen und zu verfolgen: Hat man die umher kreisenden Objekte stets im Blick, können bei drohender Gefahr rechtzeitig Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, beispielsweise Ausweichmanöver von Satelliten. Space Situational Awareness, kurz SSA – also die Lageerfassung von Weltraumobjekten – ist daher ein Forschungsthema, das sowohl im europäischen als auch im internationalen Kontext immer wichtiger wird. Auch in militärischer Hinsicht gewinnt diese Forschungsrichtung an Bedeutung: So nehmen verdächtige Manöver zu, in denen sich Spionage-Satelliten anderen Satelliten annähern oder gar andocken. Neue Weltraummächte wie Indien und China testeten Antisatellitenraketen, um ihre Fähigkeiten darzustellen. US-Präsident Donald Trump etablierte kürzlich aufgrund der zunehmenden Bedrohung im und aus dem All eine Weltraumarmee. Und Frankreich hat aus Gründen der Verteidigung einen Plan für die Entwicklung von Laserwaffen angekündigt.

GESTRA und TIRA: Hand in Hand

Die Radaranlagen, die das Geschäftsfeld Weltraum des Fraunhofer FHR erforscht und entwickelt, sind für die Überwachung, die Beobachtung und die Identifikation von Objekten im erdnahen Weltraum bestens geeignet. Dabei ergänzen sich die beiden Radarsysteme TIRA und GESTRA auf optimale Weise. Das Radarsystem GESTRA, das im Auftrag des DLR-Raumfahrtmanagements entwickelt wird, erlaubt eine kontinuierliche Überwachung im großen Raum – mit ihm lassen sich die Bahndaten von vielen Objekten gleichzeitig ermitteln. Zudem können über GESTRA die Höhe der Objekte sowie deren Inklination – den Grad zwischen Erdäquator und Umlaufbahn – bestimmt werden. Eine weitere Besonderheit: GESTRA vereint phasengesteuerte Array-Antennen, mechanische Beweglichkeit der Radareinheiten in drei Achsen sowie die Mobilität des gesamten Systems. GESTRA kann somit an jedem beliebigen Standort eingesetzt werden und ermöglicht ein Netzwerk von Radarsystemen für die Weltraumüberwachung.

Möchte man dagegen einen bestimmten Satelliten oder ein anderes Weltraumobjekt genauer erfassen, ist das bereits eingesetzte TIRA das System der Wahl. Mit ihm lassen sich die Satelliten deutlich präziser erfassen und abbilden – und zudem Aussagen zum Satellit selbst treffen. Funktioniert ein Satellit nicht, kann über TIRA beispielsweise geklärt werden, ob es vielleicht am Solarpaneel liegt, das nicht richtig entfaltet ist. Die Möglichkeit, mit TIRA Weltraumobjekte in großer Schärfe abbilden zu können, ist europaweit einmalig – das System hat daher bereits zahlreiche Missionen unterstützt.

Bis dato lag der Schwerpunkt des Geschäftsfelds Weltraum auf der beschriebenen Lageerfassung von Weltraumobjekten. Künftig sollen zudem weitere Aufgabenfelder hinzukommen. Zum einen ist geplant, erdgestützte SSA-Sensoren um ein weltraumgestütztes Radar zu erweitern. Das Radarsystem, das die Weltraumobjekte beobachtet, steht dann nicht auf der Erde, sondern befindet sich selbst auf einem Satelliten im Orbit. Zum anderen soll das Portfolio um andere Forschungsthemen erweitert werden. Beispiele sind aktive Antennentechnologien für Kommunikationssatelliten, SAR (Synthetic Aperture Radar)-Technologie für Erdbeobachtungssatelliten und satellitengestütztes Mikrowellenradiometer zur Klima- und Umweltforschung. Das Geschäftsfeld Weltraum wird also künftig noch breiter aufgestellt sein als bisher – die großen Kompetenzen kommen dann auch anderen Weltraum-Forschungsfeldern zu Gute.

Fachbeiträge aus dem Geschäftsfeld

GESTRA: Den erdnahen Orbit stets »im Blick«

Dipl.-Ing. Helmut Wilden

Rückführung von Weltraumschrott: Weltraumbeobachtungsradar TIRA kann unterstützen

M. Sc. Nora Egli

Schärfere ISAR-Bilder von Satelliten und anderen Weltraumobjekten

Dr.-Ing. Delphine Cerutti-Maori

Weltraumschrott im Fokus: Hochgenaue Bahnbestimmung mit TIRA

Dr. rer. nat. Jens Klare