Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR
Mehr als Positionsdaten: Zustandsinformationen im Orbit
Verlässliche Entscheidungen im Erdorbit basieren nicht nur auf der Kenntnis von Bahndaten, sondern auf einen Verständnis des Objektzustands: Struktur, Orientierung und Rotation bestimmen sowohl das Risiko als auch die Handlungsoptionen. Radarbildgebung ermöglicht den Zugang zu diesem Erkenntnisraum über große Entfernungen und nahezu unabhängig von Lichtverhältnissen und Wettereinflüssen. Das Fraunhofer FHR setzt dafür auf sein Weltraumbeobachtungsradar TIRA - Tracking and Imaging Radar – TIRA, vereint dazu präzises Tracking mit hochauflösender Bildgebung bietet. Die Ergebnisse sind aussagekräftige Abbildungen und Merkmalsextrakte nicht-kooperativer Ziele über große Distanzen, ergänzt durch nachvollziehbare Konfidenzen und belastbare Befundberichte.
Vom Hinweis zur Detailanalyse: Zusammenspiel von TIRA und GESTRA
Eine leistungsfähige Weltraumaufklärung erfordert das gezielte Zusammenspiel unterschiedlicher Sensorsysteme. Radarsysteme wie GESTRA dienen dabei der großräumigen Erfassung und regelmäßigen Überwachung des sichtbaren erdnahen Orbits, sie liefern Hinweise auf relevante Objekte oder Auffälligkeiten.
Aufbauend auf diesen Informationen ermöglicht unsere Großanlage TIRA eine präzise Bahnverfolgung sowie die gezielte hochauflösende Analyse einzelner Objekte. Die koordinierte Nutzung dieser Systeme wird durch das Weltraumbeobachtungskommando der Bundeswehr abgestimmt - so entsteht eine durchgängige und effektive Prozesskette von der Detektion bis zur detaillierten Charakterisierung.
Hochauflösende Radarbildgebung mit ISAR
Für die detaillierte Analyse nutzen wir unter anderem das Verfahren des Inverse Synthetic Aperture Radar - ISAR. Dabei wird die Eigenbewegung eines Objekts genutzt, um aus zeitlich aufeinanderfolgenden Messungen hochaufgelöste zweidimensionale Abbildungen zu rekonstruieren. In Kombination mit der präzisen Nachführung durch TIRA entstehen so detaillierte Darstellungen von Satelliten und Weltraumobjekten über große Entfernungen. Diese ermöglichen Rückschlüsse auf geometrische Eigenschaften, Rotationsbewegungen und strukturelle Besonderheiten und liefern eine belastbare Grundlage für weiterführende Bewertungen. So unterstützt TIRA beispielsweise im Projekt WRIS, kurz für Weltraumidentifikationssensor, das deutsche Weltraumlagezentrum bei der Erfassung und Bewertung der Weltraumlage.
Physikalische Modellierung
Für belastbare Bewertungen im Erdorbit sind physikalische Modelle unerlässlich, die Struktur, Dynamik und Verhalten von Objekten realitätsnah abbilden. Das Fraunhofer FHR verknüpft hierfür radargestützte Messdaten – insbesondere aus TIRA-Messkampagnen – mit simulationsbasierten Ansätzen. So lassen sich Rotationszustände, Geometrien und Veränderungen nicht-kooperativer Objekte rekonstruieren und in dynamische Modelle überführen. Diese Arbeiten unterstützen insbesondere Missionen zur aktiven Trümmerbeseitigung (ADR) und zu Servicemaßnahmen im Orbit (OOS), die im Kontext der Zero Debris Charta zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Auftraggeber erhalten damit eine fundierte Grundlage zur Bewertung von Annäherungsszenarien, Risiken und Eingriffen – wissenschaftlich abgesichert und anwendungsnah umgesetzt.
Praxisbeispiel: Analyse des Aeolus-Wiedereintritts
Die Leistungsfähigkeit dieser Methoden zeigte sich unter anderem in der Begleitung des kontrollierten Wiedereintritts der Satellitenmission Aeolus. Hier konnten Fragmentationsprozesse detailliert analysiert und wichtige Erkenntnisse für die Bewertung vergleichbarer Ereignisse gewonnen werden. Auch in weiteren Messkampagnen arbeiten wir an Verfahren zur dreidimensionalen Rekonstruktion sowie an Methoden, die aus begrenzten Beobachtungsdaten verlässliche Aussagen über Zustand und Struktur von Objekten ableiten.
Ihr Nutzen: belastbare Entscheidungsgrundlagen
Die daraus entstehenden Produkte – von hochauflösenden Abbildungen über Merkmalsanalysen bis zu Bewegungsparametern – lassen sich direkt in bestehende Lagebilder und Entscheidungsprozesse integrieren. Raumfahrtagenturen, Sicherheitsbehörden und Industriepartner erhalten so eine fundierte Informationsbasis für Risikobewertungen, Missionsplanung und operative Entscheidungen. Das Fraunhofer FHR bietet hierfür Messkampagnen, Analyseleistungen, gemeinsame Entwicklungsprojekte und mehr an.