Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRNeue Fähigkeiten für das Weltraumbeobachtungsradar TIRA (Tracking und Imaging Radar) des Fraunhofer FHR: Angesichts der wachsenden Menge von Weltraumschrott und immer kleineren und kompakteren Satelliten, steigen die Anforderungen an die Weltraumbeobachtung. Die Auflösung aktueller bildgebender Aufklärungssysteme wird bald nicht mehr ausreichen, um kritische Details zuverlässig zu erkennen. TIRA erhält daher im Projekt TIRA-HD ein umfassendes Upgrade, um zukünftig Weltraumobjekte im erdnahen Orbit hochauflösend und polarimetrisch abbbilden zu können.
Schickten früher nur Raumfahrtorganisationen wie ESA, NASA und JAXA ihre Satelliten ins All, sind inzwischen auch private Unternehmen wie SpaceX massiv in das Satellitengeschäft eingestiegen. Aufgrund der zahlreichen Objekte im erdnahen Orbit zwischen 200 und etwa 2000 Kilometer über der Erdoberfläche, wird ein geordneter, sicherer Betrieb von Satelliten immer schwieriger. Viele Satellitenbetreiber weichen daher bereits auf größere Höhen aus. Doch mit wachsender Entfernung werden Objekte für bodengebundene Radarsysteme schwerer zu detektieren und abzubilden, da weniger Leistung zurück reflektiert wird.
Ebenso wird in den nächsten Jahren der Bedarf an Missionsunterstützungen, besonders für hochwertige Satelliten, deutlich steigen. Betreiber benötigen verlässliche Informationen über den Zustand ihrer Systeme: Ist an den Satelliten etwas beschädigt? Und wenn ja, was? Solche Fragen lassen sich mit aktuellen Systemen zukünftig immer schwerer beantworten. Es besteht also dringender Handlungsbedarf für neue Abbildungssysteme.
Anforderungen an Weltraumbeobachtungssysteme
Als Weltraumbeobachtungssystem bietet Radar gegenüber optischen Systemen erhebliche Vorteile: Optische Systeme liefern nur bei wolkenlosem Himmel Ergebnisse und sind zudem darauf angewiesen, dass die Satelliten, nicht aber der Sensor, von der Sonne beleuchtet werden. Radarsysteme arbeiten hingegen unabhängig von Wetter- und Lichtverhältnissen –gleichermaßen effizient.
Allerdings sind die Anforderungen an die räumliche Auflösung mittlerweile enorm. Schließlich sollen selbst kleine Satelliten auf Radarabbildungen nicht nur als Punkte erscheinen. Zukünftig sollen auch Einzelheiten wie Anbauten oder Beschädigungen erkannt werden können.
Hochauflösendes Weltraumabbildungsradar: Das Projekt TIRA-HD
Das Projekt TIRA-HD schließt diese Lücke. Ziel ist die Entwicklung eines hochauflösenden Abbildungsradars, das zusätzlich die Polarisation von Radarwellen nutzt. Die Antenne sendet unterschiedlich polarisierte Radarwellen aus, die am Weltraumobjekt verschieden reflektiert und von TIRA wieder empfangen werden. Auf diese Weise lassen sich komplexe Strukturen deutlich besser erkennen, voneinander unterscheiden und analysieren. Denn während bestimmte Objektstrukturen in der einen Polarisationsrichtung nur schwach oder gar nicht in Erscheinung treten, sind diese in der anderen Polarisationsrichtung deutlicher sichtbar.
Zudem ermöglicht die Polarisation, unterschiedliche Objektteile voneinander zu trennen, die bedingt durch das verwendete Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR)-Verfahren sonst in gleichen Bildpixeln liegen würden. Dadurch entstehen deutlich präzisere und aussagekräftigere Bildinformationen.
Mit TIRA-HD verleihen die Forschenden am Fraunhofer FHR TIRA vollkommen neue Fähigkeiten, die das Weltraumradar für die zukünftigen Anforderungen der Weltraumbeobachtung fit machen und neue Möglichkeiten für Überwachung, Analyse und Risikobewertung im All bietet.