Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRDas tägliche Leben auf der Erde hängt mehr und mehr von Satelliten für technische Dienste ab. Die steigende Menge an Weltraumschrott gefährdet diese wichtige Infrastruktur. Um Satelliten vor Kollisionen schützen zu können, müssen Position und Geschwindigkeit von Weltraumobjekten bekannt sein. Das am Fraunhofer FHR im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR entwickelte Weltraumüberwachungsradars GESTRA (German Experimental Space Surveillance and Tracking Radar) ist hier ein wichtiger Partner: Es detektiert und verfolgt Weltraumschrott-Objekte für die Erstellung eines Bahndatenkatalogs und steht gleichzeitig für einen starken Kompetenzaufbau im Bereich der Weltraumüberwachung Deutschlands. Für Betreiber kritischer Satelliteninfrastruktur bedeutet dies: mehr Sicherheit, mehr Planbarkeit und mehr Schutz vor Ausfällen.
Weiterentwicklung mit neuem Empfänger und Vernetzung
Mit GESTRA EUSST (Aufbau einer weiteren Empfangseinheit) und GESTRA Vernetzung (Entwicklung von Algorithmik und Betriebssteuerungssoftware für vernetzte Systeme) wird GESTRA erweitert, um die Positionsbestimmung von Objekten im erdnahen Orbit zu verbessern.
Grundsätzlich gilt, dass die Erweiterung des GESTRA Systems um weitere bauähnliche Empfangs- und Sendeeinheiten die Performance des GESTRA Sensorverbundes weiter steigern soll. Folgende Ziele sollen hierdurch erreicht werden:
- Detektion kleinerer Teilchen durch den Verbund der GESTRA-Systeme
- Verbesserung der Bahnbestimmung von Objekten
Als kritisch für aktive Satelliten wird dabei der Einschlag eines Teilchens mit einem Durchmesser von ca. 1 cm angesehen. Mit der erweiterten GESTRA-Architektur unterstützen wir Betreiber dabei, Risiken frühzeitig zu erkennen und operative Entscheidungen fundierter zu treffen.
Gemeinsam stärker: Studie belegt Vorteile von Radarnetzwerken
Zur Untersuchung möglicher Erweiterungen führte das Fraunhofer FHR in Kooperation mit dem Fraunhofer FKIE eine Studie zu Vorteilen von Radarnetzwerken durch. Das Ergebnis: Ein Aufbau mehrerer Sender und Empfänger und deren Vernetzung erzielt den größten Nutzen in Bezug auf die oben genannten Ziele. Für GESTRA wurde sich als effizienteste Lösung mit dem größten Mehrwert zunächst für die Erweiterung um einen weiteren Empfänger entschieden.
Die Erkenntnisse der Studie werden in den Projekten GESTRA EUSST und GESTRA Vernetzung eingesetzt, für die für die konkreten Anwendungsfälle präzisiert und an die realen Systeme angepasst. Im Ergebnis bedeutet dies: Mit GESTRA EUSST entsteht ein teilmobiles Phased-Array-Radar-Empfangssystem, das im L-Band zwischen 1280 und 1380 MHz betrieben wird, das die Lessons-Learned aus dem GESTRA-System gezielt weiterführt. Damit profitieren der Betreiber von einer Lösung, die wissenschaftlich fundiert, technologisch ausgereift und auf reale Einsatzbedingungen optimiert ist.
Teilmobiles System auf Containerbasis
GESTRA EUSST ist als teilmobiles System auf Containerbasis konzipiert, das sämtliche Infrastruktur wie Klimatechnik und Energieerzeugung beinhaltet. Genau wie GESTRA besitzt auch diese Einheit die Möglichkeit der mechanischen und elektronischen Strahlschwenkung, durch die 3D Positioniereinheit bzw. den digitalen Beamformer.
Zukünftig soll der EUSST-Empfänger gemeinsam mit der im Projekt GESTRA entwickelten Sensoreinheit, bestehend aus Sender und Empfänger im vernetzten Betrieb, den Low-Earth Orbit (100 km bis 3000 km Höhe) überwachen. GESTRA Vernetzung liefert dazu die benötigte Betriebs- und Datenauswertungssoftware. So entsteht ein leistungsfähiges Gesamtsystem, das Betreiber von Satellitenflotten, Raumfahrtagenturen und sicherheitskritischen Infrastrukturen aktiv bei der Kollisionsvermeidung unterstützt. Gemeinsam sichern die Projekte eine zukünftig immer präzisere Positionsbestimmung von Weltraumschrott.