Unter den etwa 10.000 aktiven Satelliten, die gegenwärtig die Erde umkreisen, stellen rund 40.000 Objekte aus Weltraumschrott, die größer als zehn Zentimeter sind, eine erhebliche Gefahr dar. Diese alarmierenden Zahlen wurden kürzlich vom Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) bekannt gegeben. Angesichts dieser Gefahr ist präzise Messung der Position und Bewegung von Satelliten und Weltraumschrott unerlässlich.

Bisher verwendete das IWF einen Laser, der eine beeindruckende Messgenauigkeit im Millimeter-Bereich für Satelliten bieten konnte, jedoch zeigten sich erhebliche Einschränkungen bei der Messung von Weltraumschrott, die aufgrund der geringeren Laserleistung und einer Pulsdauer zu einer Genauigkeit von knapp unter einem Meter führten. So konnte zwar die Umlaufbahn von Weltraumschrott berechnet werden, doch präzise Messungen an Satelliten waren nicht möglich.

Jetzt hat das IWF am Observatorium Lustbühel bei Graz einen Durchbruch erzielt. Mit einem neuartigen Megahertz-Laser-System wird eine innovative Methode entwickelt, die die Vorteile beider Messmethoden vereint und die Genauigkeit erheblich steigert. Der Schlüssel liegt in einem Laser, der nicht nur hohe Leistung, sondern auch eine kurze Pulsdauer kombiniert, was die Messung sowohl von Satelliten als auch von Weltraumschrott ermöglicht.

Die Umrüstung der bestehenden Laserstationen spielt eine entscheidende Rolle: Statt der derzeitigen 40 Laserstationen können durch die Integration des Megahertz-Systems viele Stationen im regulären Beobachtungsbetrieb Weltraumschrott vermessen, ohne dass ständige Anpassungen erforderlich sind. Michael Steindorfer, Gruppenleiter am IWF, erklärte dies in einer Mitteilung zur Veröffentlichung der Studie in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Communications“.

Eine weitere bedeutende Herausforderung waren die störenden atmosphärischen Rückstreuungen, die die Laserleistung beeinträchtigen. Innovative bistatische Messungen bieten hier Abhilfe: Während eine Laserstation den Laserstrahl aussendet, empfängt ein räumlich getrenntes Teleskop das reflektierte Licht vom Weltraumschrott. Bereits ein Abstand von nur zehn Metern konnte als ausreichend nachgewiesen werden, um die negativen Effekte atmosphärischer Rückstreuungen zu minimieren.

Steindorfer betont, dass die Trennung von Sendestation und Empfangsteleskop das Potenzial künftiger Messungen erheblich erweitern kann. Die Aussicht ist vielversprechend: In der Zukunft könnte eine zentrale Station für das Senden zuständig sein, während passive Stationen über ganz Mitteleuropa verteilt gleichzeitig die Daten empfangen. Mit diesen Entwicklungen wird nicht nur die Sicherheit der Satelliten verbessert, sondern auch der Schutz der gesamten Raumfahrtinfrastruktur vor dem Gefahren des Weltraumschrotts.