Graz/Wien – Rund um die Erde schwirrt es nur so: Neben den rund 2000 aktuell aktiven und in etwa 3000 bereits ausrangierten Satelliten befinden sich laut Schätzungen der Europäischen Weltraumorganisation Esa momentan rund eine Million Objekte, die größer als einen Zentimeter sind, in diversen Umlaufbahnen.

Diese Schrottteilchen stammen hauptsächlich von Oberstufen von alten Raketen, von kaputten Satelliten und Trümmern von Kollisionen. Während eine Raketenstufe in einer Höhe von 1000 Kilometern nach wenigen Tausend Jahren in der Atmosphäre verglüht, wird ein alter Satellit in einem 6000-Kilometer-Orbit für die nächsten Millionen Jahre die Erde umrunden.

Doch nur von rund 20.000 dieser Minitrabanten können regelmäßig die Umlaufbahnen auf einige Hundert Meter genau berechnet werden. Der Rest bewegt sich auf mehr oder weniger unbekannten Wegen im erdnahen Raum – und stellt eine potenzielle Gefahr für Satelliten dar.

Ausgedehntes Zeitfenster

Forscher des Instituts für Weltraumforschung (IWF) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Graz stellen nun im Fachblatt "Nature Communications" einen verbesserten Ansatz zum Aufspüren von Weltraumschrott vor.

An der Laserstation Graz-Lustbühel arbeiten sie schon länger an der Methode, die Trümmer zu vermessen. Dabei werden kurze Laserpulse zu den erdnahen Objekten gesendet. Dann werden gestreute Lichtteilchen (Photonen) mit einem Teleskop aufgefangen und mit einem Einzelphotonen-Detektor aufgezeichnet. Aus der Zeit, die zwischen dem Senden und Empfangen vergeht, kann die Entfernung des Objekts berechnet und im zeitlichen Verlauf auch die Bahn bestimmt werden.

Bisher war das aber nur in Zeitfenstern möglich, in denen der Schrott von der Sonne beleuchtet wird und auf der Erde weitgehend Dunkelheit herrscht. Das trifft auf nur rund vier bis sechs Stunden pro Nacht zu.

Rasche Reaktion

Der Ansatz des Grazer Teams um Michael Steindorfer vom IWF könnte dieses Zeitfenster je nach Jahreszeit auf bis zu 22 Stunden ausdehnen. "Wir haben uns auf ein Filtersystem konzentriert, das nur höhere Wellenlängen des Lichts zulässt, um das Blau des Himmels zu unterdrücken. Dazu haben wir eine spezielle Kombination aus Kamera und Teleskop ausgesucht, um diese Objekte auch bei Tag sichtbar zu machen", sagt der Wissenschafter.

Die neue Methode könnte künftig neue Optionen eröffnen: "Unser Ziel muss sein, dass möglichst viele über die Welt verteilte Stationen in der Lage sind, das zu machen", sagte Steindorfer. Dann könne die Community rasch reagieren und Vorhersagen verbessern, wenn etwa die Esa eine Kollisionswarnung ausspricht. (APA, red, 5.8.2020)