Frühjahrsputz im unteren Erdorbit
Seit einiger Zeit ist sich die Weltraumgemeinde dessen bewusst, dass derzeit etwa 2 500 Tonnen Müll unsere Erde umkreisen, und sie hält nach innovativen Lösungen Ausschau, um diese Situation zu beheben. Allerdings bedeutet allein schon die Spannbreite der Schuttteilgrößen und Orbits, dass verschiedene Technologien zum Einsatz kommen müssen und es bleibt unklar, wer für ein solch ehrgeiziges Unterfangen zahlen wird. Es ist jedoch offensichtlich, dass das ein Thema ist, das dringend angegangen werden muss, um die sichere Fortsetzung der Weltraumforschung zu gewährleisten. „Die Menge an Raumschutt, der die Erde umkreist, ist gefährlich geworden“, sagt LEOSWEEP-Projektkoordinator Mercedes Ruiz von SENER in Spanien. „Allein im letzten Jahrzehnt gab es mindestens zwei Kollisionen mit Raumfahrzeugen in der Umgebung der niedrigen Erdumlaufbahn und die Wahrscheinlichkeit, dass es zu mehr Kollisionen kommen wird, nimmt stetig zu. Dieser Schutt stellt ein echtes Risiko für bestehende und zukünftige Weltraummissionen sowie für Vermögenswerte und Menschen auf der Erde dar.“ Schuttentfernung per Ionenstrahl Das EU-finanzierte Projekt LEOSWEEP hat sich auf die Entwicklung einer spezifischen aktiven Schuttentfernungstechnik (Active Debris Removal, ADR) konzentriert, das sogenannte „Ion Beam Shepherd-Konzept“ (IBS), um dieser Bedrohung entgegen zu treten. Dieses Konzept wurde aufgrund seiner Eignung für eine berührungslose Entfernung einer großen Anzahl von abgeworfenen Raketenstufen, die unseren Planeten umkreisen, ausgewählt. Indem das IBS diese Trümmer aus der Umlaufbahn entfernt, berechnete das Projektteam, dass es potenziell hunderte Tonnen Raumschutt mit wenigen Missionen eliminieren könnte. „IBS nutzt Ionenstrahlen als eine effiziente und risikoarme kontaktlose Möglichkeit, um das Trümmerstück zu manipulieren und aus der Umlaufbahn zu entfernen“, erklärt Ruiz. „Die Umlaufbahn und/oder das Verhalten eines generischen Objekts kann durch Impulsübertragung von einem oder mehreren Ionenstrahlen, die von elektrisch angetriebenen Triebwerken an Bord eines nahen Raumfahrzeugs erzeugt werden, geändert werden.“ Das LEOSWEEP-Team untersuchte die technischen Herausforderungen von IBS und schlug Entwürfe vor, die dann durch speziell dafür vorgesehene Simulationen validiert wurden, die detaillierte Modelle der zur Auslösung auf dem Ziel verwendeten Ionenstrahlen sowie die dynamische Wechselwirkung des Ionenstrahl-Targets implementierten. Bodengestützte Laborexperimente wurden ebenfalls durchgeführt. Ein wichtiges Ergebnis all dieser harten Arbeit war die Entwicklung eines speziellen Divergenz-Ionen-Triebwerks (ITT). „Während Ionentriebwerke seit vielen Jahren bekannt sind und zum Antrieb von Raumfahrzeugen eingesetzt werden, ist das für das LEOSWEEP-Projekt entworfene ITT ein neues Design“, sagt Ruiz. „Wir konnten nachweisen, dass es für spezifische IBS-Aufgaben eingesetzt werden kann.“ Den Weg zur Durchführung freimachen Als nächstes wurden Probleme des regulatorischen und rechtlichen Rahmens angesprochen und ein Weg vorgeschlagen, um eine erste IBS-ADR-Mission durchzuführen, mit der eine ukrainische Oberstufe einer Rakete entfernt werden soll. „Die Fortsetzung dieser Arbeit erfordert nun die Einbeziehung verschiedener Raumfahrtagenturen, der Europäischen Kommission und der ukrainischen Behörden, um festzustellen, ob die vorgeschlagene Lösung ihren Bedürfnissen entspricht“, betont Ruiz. „Wenn das der Fall ist, dann wird die nächste Frage darin bestehen, wie diese Expedition finanziert werden soll.“ Durch die Demonstration der technologischen, finanziellen und rechtlichen Machbarkeit dieser IBS-Technik hofft das LEOSWEEP-Projekt, in Zukunft großangelegte Aktivitäten im Bereich der Entfernung von Weltraummüll in der Ukraine, in Europa und anderen Raumfahrtnationen starten zu können. „Die Projektpartner konnten auch ihre Fähigkeiten verbessern, in der Zukunft andere vorgeschlagene Lösungen umzusetzen“, sagt Ruiz. „Zum Beispiel gehören zu den Missionen, die von unseren Leistungen profitieren könnten, Bildungs- und Tandem-Flugmissionen, die in den kommenden Jahren sehr wichtig sein werden, sowie Asteroiden-Ablenkungs- und Rückrufmissionen.“
Schlüsselbegriffe
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