Platz sparen: Die Lösung fürs Lebensende

Kieran O’Brien – Senior Projektmanager

Nachhaltigkeit im Weltraum ist in der internationalen Raumfahrtindustrie zu einem wichtigen Thema geworden, und das aus gutem Grund.

Bis heute haben Regierungen und Satellitenbetreiber schätzungsweise 11.670 Satelliten ins All befördert, viele davon in der erdnahen Umlaufbahn (LEO). Laut der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) sind von den verbleibenden 7.200 Satelliten im Orbit nur noch 4.300 aktiv. Knapp 3.000 nicht manövrierfähige Objekte rasen durch den Weltraum. Aktive Raumfahrzeuge führen regelmäßig Kollisionsvermeidungsmanöver (KVM) durch, um Zusammenstöße mit anderen aktiven Objekten und Weltraumschrott zu verhindern. Selbst die Internationale Raumstation (ISS) ist nicht sicher. Weltraumschrott stellt eines der größten Risiken für die Station dar und erfordert bis zu vier oder mehr KVM pro Jahr. Die Bahnen verglühender Objekte kreuzen häufig die der ISS, während sie spiralförmig auf die undurchdringliche Erdatmosphäre und ihren feurigen Untergang zusteuern. Erst im Mai wurde festgestellt, dass ein Trümmerteil den Canadarm2 der Station getroffen und ein beträchtliches Loch hinterlassen hatte.

Die Umlaufbahn wird sich mit dem Aufkommen großer Satellitenkonstellationen weiter verändern. Diese großen Netzwerke werden die Anzahl der Satelliten im Orbit erheblich steigern; bis 2030 werden voraussichtlich Zehntausende neue Satelliten gestartet, was zu einer zunehmenden Überlastung der Umlaufbahn führen wird. Allein diese schiere Menge sollte Satellitenbetreibern sowie allen Nutzern weltraumgestützter Infrastruktur – zu denen praktisch jeder Mensch in der entwickelten Welt zählt – Anlass zur Sorge geben.

Der Weltraum ist bekanntermaßen eine extrem raue Umgebung, und Satellitenausfälle kommen vor. Die Anzahl der Satelliten in großen Konstellationen macht Ausfälle im Orbit zu einem erheblichen Problem für die Nachhaltigkeit der Raumfahrt. Nehmen wir beispielsweise eine hypothetische Konstellation von 1.000 Satelliten, die in einer hohen erdnahen Umlaufbahn (LEO) operieren. Eine Ausfallrate von 5 % würde bedeuten, dass etwa 50 defekte Satelliten im selben Orbit wie die verbleibenden funktionsfähigen Satelliten kreisen. Mit dem Start weiterer Satelliten zur Auffüllung der Konstellation würde die Anzahl der defekten Satelliten im Orbit nur noch steigen. Dies stellt eindeutig eine erhebliche Bedrohung für alle Objekte in denselben oder ähnlichen Umlaufbahnen dar, einschließlich der eigenen Konstellation des Betreibers. Es ist eine Sache, Hunderte von Satelliten koordiniert durch ihre geplanten Umlaufbahnen zu steuern, aber eine ganz andere, 50 defekte Satelliten hinzuzufügen, die jeweils mit einer Geschwindigkeit von über 27.000 km/h durch den Orbit rasen.

Dies gefährdet nicht nur die eigene Satellitenkonstellation des Betreibers und andere Objekte in derselben Umlaufbahn, sondern bedroht die gesamte LEO-Umgebung, da jede Kollision potenziell Zehntausende neuer Trümmerteile erzeugen kann. Mit der Zeit könnte dies zu einem sich selbst verstärkenden „Kessler-Syndrom“ führen, bei dem eine zunehmende Anzahl von Objekten im Orbit zu einer steigenden Anzahl von Kollisionen und somit zu einem stetig wachsenden Volumen an Weltraumschrott führt.

Angesichts des bereits im Gange befindlichen und sich fortsetzenden exponentiellen Anstiegs der Satellitenkonstellationen: Was können wir tun, um gleichzeitig von revolutionären LEO-Breitbandnetzen zu profitieren und eine nachhaltige Weltraumumgebung für zukünftige Generationen zu gewährleisten?

Hier kommt die Wartung am Ende des Lebenszyklus (EOL) ins Spiel. Mit etwas Vorausplanung und präventiven Maßnahmen können Konstellationsbetreiber ihre Satelliten vor dem Start mit Andockplatten ausstatten, sodass kompatible Service-Satelliten sich mit diesen Kunden am Ende ihrer Lebensdauer treffen, andocken und sie entsorgen können.

Stellen Sie sich eine ganze Flotte hochentwickelter Serviceroboter vor, die bereit sind, sich mit Satelliten in der Nähe zu treffen und diese am Ende ihrer Lebensdauer aktiv aus der Umlaufbahn zu entfernen. Nach Abschluss der Arbeiten könnten diese Roboter in ihre Parkumlaufbahnen zurückkehren und geduldig auf den nächsten Einsatz eines Satelliten warten. Das mag nach Science-Fiction klingen, doch Astroscale ist bereits auf dem besten Weg, diese Visionen zu verwirklichen. Der kürzlich erfolgte Start desELSA-d(End-of-Life-Services von Astroscale – Demonstration) und das revolutionäre Multi-Client-Servicer-Programm,ELSA-M,sind Meilensteine auf dem Weg zur Verwirklichung dieser Vision.

Das ELSA-M-Programm stellt den nächsten großen Schritt der globalen Raumfahrtindustrie hin zu einem kommerziellen Dienstleister dar, der in der Lage ist, mehrere Trümmerteile in einer einzigen Mission zu entfernen. Zu den aktuellen Aktivitäten gehört die Entwicklung wichtiger Technologien für das Ende der Lebensdauer (EOL) gemeinsam mit unseren Partnern bei der britischen Raumfahrtagentur, der Europäischen Weltraumorganisation und OneWeb.kürzlich unterzeichnetes Sunrise-ProgrammDiese technologischen Entwicklungen ermöglichen das erstmalige Rendezvous und Andocken zwischen einem EOL-Serviceunternehmen und einem Raumschiff eines kommerziellen Kunden und ebnen damit den Weg für den Start unseres kommerziellen EOL-Services.

Und das ist erst der Anfang. Durch die Beherrschung der Technologien, die für Rendezvous- und Nahbereichsoperationen im Orbit sowie für das robotische Einfangen unkontrollierter Weltraumobjekte erforderlich sind, wird diese Technologie am Ende ihrer Lebensdauer die Entwicklung noch fortschrittlicherer Formen der Wartung im Orbit unterstützen, einschließlich Betankung im Orbit, Modernisierungen im Orbit und sogar Fertigung und/oder Montage im Orbit.

Doch vorerst bleibt das Hauptziel einfach, wenn auch alles andere als leicht… während Astroscale revolutionäre EOL-Technologien entwickelt, arbeiten wir partnerschaftlich daran, eine saubere, sichere und nachhaltige Orbitalumgebung für die weitere Erforschung und Nutzung des Kosmos durch die Menschheit zu erhalten.