Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRIn Wachtberg bei Bonn betreibt das Fraunhofer FHR für das Bundesministerium der Verteidigung und die Bundesrepublik Deutschland die Großradaranlage TIRA (Tracking and Imaging Radar) als Experimentalsensor zur Weltraumbeobachtung. Mit seinen umfassenden Fähigkeiten zur Aufklärung der Weltraumlage mit Radar leistet TIRA einen wichtigen Beitrag zum Schutz der nationalen Infrastruktur im Weltraum. Ebenso bietet TIRA Missionsunterstützung für internationale Raumfahrtorganisationen und Satellitenbetreiber.
Umfassendes Weltraumlagebild mittel Radartechnik
TIRA dient in erster Linie als Experimentalträger der Entwicklung und Untersuchung von Radarverfahren zur Erfassung und Aufklärung von Objekten im Weltraum. Die gewonnen Daten und Erkenntnisse aus den Beobachtungen von TIRA sind unter anderem Grundlage für Wiedereintrittsprognosen, wie zuletzt beim ISS-Batteriepack demonstriert, Kollisionsvorhersagen, Analyse von Fragmentationsereignissen und unterstützen zum Beispiel bei der In-Orbit-Verbringung von Satelliten sowie Missionen zur aktiven Beseitigung von Raumfahrtrückständen. Damit helfen sie die Sicherheit und Stabilität unserer nationalen Infrastruktur im Weltraum in Projekten zusammen mit Partnern wie dem Weltraumkommando (WRKdoBw) und ressortgemeinsamen Weltraumlagezentrum der Bundeswehr (WRLageZ), dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie der Europäischen Weltraumagentur (ESA) zu gewährleisten. Auch Raumfahrtorganisationen aus der ganzen Welt greifen auf die Fähigkeiten von TIRA zurück.
Hochpräzise Radardaten für zeitkritische Anwendungen im Weltraum
Das Weltraumbeobachtungsradar verfügt über weltweit einzigartige Fähigkeiten außerhalb der USA: Bodenbasierte, hochpräzise Bahn- und Abbildungsdaten für Objekte im Weltraum, inklusive Schätzung von orbitalen Parametern, Eigenbewegungen, Lebensdauer, Größe, Form, Masse und Materialeigenschaften. Anwendungen reichen von der präzisen Vermessung von Weltraumschrott über das Vermeiden von Ausweichmanövern bis hin zur Abbildung von außer Kontrolle geratenen Objekten. Insbesondere in zeitkritischen Situationen liefert TIRA schnell verfügbare, belastbare Daten, die operative Entscheidungen unmittelbar unterstützen. Die Kombination aus Schmalband-Verfolgung, hoher Kohärenz und breitbandiger Abbildung macht TIRA zu einem leistungsfähigen Instrument für Grundlagenforschung sowie operative Weltraumüberwachung.
Fähigkeiten am Puls der Zeit
Durch die zunehmende Nutzung des Weltraums für militärische und zivile Anwendungen mit hoher Dichte auch immer kleinerer Satelliten, ergeben sich neue Forschungsthemen. Zur Beantwortung dieser Herausforderungen entwickeln die Forschenden am Fraunhofer TIRA kontinuierlich fort. In den vergangenen Jahren wurden die Antriebssysteme der in Azimut und Elevation vollbeweglichen Cassegrain-Antenne, die Sendeanlage des Zielverfolgungsradars sowie das die Gesamtanlage schützende Radom vollständig erneuert.
Aktuell stehen die Radarinstrumente zur Zielverfolgung und Zielabbildung im Mittelpunkt der Weiterentwicklung. Das empfindliche Puls-Doppler Zielverfolgungsradar von TIRA im L‑Band wird mit seinem Monopulssystem bei der Beantwortung von Forschungsfragen zur Detektion, Diskriminierung, präzisen Bahnverfolgung und Bahnbestimmung von Satelliten und Raumfahrtrückständen im erdnahen (LEO) bis zum geostationären Orbit (GEO) bei Objektdurchmessern von wenigen Zentimetern eingesetzt. Dabei ermöglicht die hochdynamische Antenne eine nahezu lückenlose Zielverfolgung über der Horizontebene sichtbarer Bahnabschnitte.
Weiterhin arbeiten die Forschenden des Fraunhofer FHR an der Entwicklung eines neuen, hochauflösenden, polarimetrischen Abbildungsradar für TIRA, das auch die immer kleiner werdenden Satelliten und deren Anbauten präzise abbilden kann.
Diese Modernisierungen sichern nicht nur die Leistungsfähigkeit des Systems, sondern schaffen auch die Grundlage für zukünftige operationelle und wissenschaftliche Anwendungen.