Asger Risom
Der niedrige Erdorbit ist vollgepackt mit Tausenden Tonnen taumelnden, unkontrollierten Weltraumschrott, der mit 27.359 Kilometern pro Stunde unterwegs ist. Um katastrophale Kettenreaktionskollisionen zu verhindern, setzen Raumfahrtingenieure autonome orbitale Kehrmaschinen ein, die in der Lage sind, die Geschwindigkeit von tonnenschweren, herrenlosen Raketen anzupassen und sie aus dem Orbit zu entfernen.
Bleiben Sie auf der Autobahn liegen, kommt ein Abschleppwagen, hakt ein Stahlseil an Ihre Stoßstange und zieht Sie zur nächsten Werkstatt. Dasselbe im niedrigen Erdorbit zu tun, erfordert die Anpassung der Geschwindigkeit an einen tonnenschweren Zylinder aus totem Raketenmetall, der zehnmal schneller durch das Vakuum rast als eine Gewehrkugel.
Der niedrige Erdorbit ist übersät mit jahrzehntelangen Überresten der Raumfahrt. Wenn Raketen Satelliten in den Orbit befördern, fallen ihre leeren Oberstufen nicht auf magische Weise zur Erde zurück. Sie bleiben in der Schwerkraft gefangen und umkreisen den Planeten zusammen mit defekten Kommunikationsgeräten und Tausenden von Splitterfragmenten. Eine Kollision zwischen zwei großen, herrenlosen Objekten könnte eine unkontrollierbare Kettenreaktion von Trümmern auslösen, kommerzielle Satelliten zerstören und Wetterverfolgungs- sowie Navigationssysteme lahmlegen.
Um eine orbitale Katastrophe abzuwenden, starten Raumfahrtingenieure spezielle Weltraumkehrmaschinen. Das Ziel klingt einfach: sich mit toten Satelliten treffen, sich an sie klammern und sie in die Atmosphäre ziehen, damit sie dort verglühen. In der Praxis ist dies eines der schwierigsten physikalischen Probleme der modernen Ingenieurwissenschaft.
Andocken an ein taumelndes Ziel
Das Andocken an die Internationale Raumstation ist relativ einfach, da die Station aktiv mit sich nähernden Raumfahrzeugen koordiniert. Sie zündet Triebwerke, um ihre Ausrichtung zu stabilisieren, sendet GPS-Koordinaten und stellt Laserreflektoren sowie standardisierte Andockstutzen bereit.
Weltraumschrott bietet nichts davon. Ein verlassener Raketenkörper ist ein völlig unkooperatives Ziel. Er hat keine Energie, keinen Funksender und keine Absicht, stillzuhalten. Über Jahre im Orbit führen winzige Asymmetrien in der Sonnenstrahlung und Restentlüftungen dazu, dass diese tonnenschweren Metallhüllen unvorhersehbar taumeln und rollen.
Die Annäherung an ein taumelndes Stück orbitaler Artillerie erfordert Sensoren, die ein Objekt in Echtzeit ohne jegliche Funksignale kartieren können. Wenn das Jägerfahrzeug auch nur um einen Bruchteil eines Meters pro Sekunde falsch kalkuliert, wird es die Trümmer rammen und Tausende brandneuer Hochgeschwindigkeitsprojektile erzeugen, anstatt eines zu eliminieren.
Die Mechanik des orbitalen Verfolgers
Der Privatsektor beweist, dass diese orbitalen Nahbereichsmanöver tatsächlich möglich sind. Das japanische Raumfahrtunternehmen Astroscale entwickelte in Zusammenarbeit mit JAXA ein Demonstrationsraumfahrzeug namens ADRAS-J, um eine 15 Jahre alte, ausrangierte H-IIA-Raketenstufe aufzuspüren.
Die Ziel-Oberstufe war massiv – etwa 11 Meter lang und vier Tonnen schwer – und schwebte seit 2009 tot im Orbit. ADRAS-J nutzte Bodenradar, um in die allgemeine Nähe zu gelangen, und wechselte dann zu seinen eigenen optischen Kameras und Lidar-Sensoren, um die Raketenstufe aufzuspüren.
Wie von Astroscale dokumentiert, verringerte das Serviceraumfahrzeug den Abstand von mehreren hundert Kilometern auf nur 15 Meter. ADRAS-J passte sich der exakten Geschwindigkeit der taumelnden Rakete an und rotierte mit ihr, wobei es detaillierte Bilder der Hardware aufnahm, um zu beweisen, dass ein autonomer Verfolger unkooperativen Schrott verfolgen kann, ohne eine Kollision auszulösen.
Der mechanische Griff
Das Betrachten von Weltraumschrott ist nur die halbe Miete; die eigentliche Hürde ist das Greifen. Die nächste Phase des Projekts, ADRAS-J2, zielt darauf ab, spezielle Roboterarme einzusetzen, um den strukturellen Düsenring der Rakete physisch zu umklammern.
Einmal gesichert, zündet das Jägerfahrzeug seine eigenen Triebwerke entgegen der Richtung der Orbitalbewegung. Dieser Retro-Brand baut Orbitalgeschwindigkeit ab, wodurch die Höhe des kombinierten Raumfahrzeugs sinkt, bis die atmosphärische Reibung einsetzt und beide Maschinen in einem kontrollierten Feuerball über unbewohnten Meeresgewässern verdampft.
Wir haben sechzig Jahre lang Hardware ins All geschickt, ohne eine einzige Müllrutsche zu bauen. Jetzt hängt das Überleben der orbitalen Wirtschaft von autonomen Abschleppwagen ab, die mutig genug sind, tote Raketen vom Himmel zu holen.
