Müllproblem

Gefährlichen Weltraumschrott mit dem Laser vermessen

6. Februar 2012, 15:27
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    grafik: nasa

Grazer Laserstation erforscht "nicht-kooperative" Objekte

Graz - Unzählige Weltraumschrott-Teile umkreisen die Erde und stellen so eine Gefahr für die Weltraumfahrt dar. Die Grazer Laserstation des Instituts für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hat gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Stuttgart die Umlaufbahnen von mehr als 20 verschiedenen Raketenteilen in einer Entfernung von 500 Kilometer bis 1.800 Kilometer mit Laser vermessen. Dabei erzielte man eine Genauigkeit mit nur wenigen Metern Abweichung. Bisherige Vermessungen mit Radar lagen hingegen im Kilometerbereich, hieß es am Montag vonseiten des IWF.

Seit dem Start von Sputnik 1 im Jahr 1957 wurden tausende Raketen und Satelliten in eine Erdumlaufbahn gebracht. Daraus entstand im Laufe der Zeit eine zunehmende Zahl an inaktiver Weltraum-Hardware wie zum Beispiel ausgebrannte Raketenstufen oder Teile von ausgedienten Satelliten, die im All als Weltraummüll ihre Bahnen ziehen. Die Objekte, deren Zahl von der European Space Agency (ESA) auf mehrere hunderttausend Teile geschätzt wird, sind für aktive Satelliten ebenso gefährlich wie für bemannte Weltraummissionen.

Neue Berechnungen und neuer Laser

Die Laserstation Graz am Observatorium Lustbühel vermisst normalerweise mit Hilfe von schwachen und sehr kurzen Laserpulsen die Entfernung zu Satelliten, die entsprechende Reflektoren besitzen (sogenannte "kooperative Objekte") - bis auf zwei bis drei Millimeter genau. Nun versucht man - basierend auf Berechnungen des Instituts für Technische Physik des DLR Stuttgart - auch die Entfernung zu Schrottteilen im All zu vermessen, die ohne spezielle Reflektoren ausgestattet sind. Die Umlaufbahnen von 25.000 solcher "nicht-kooperativen Objekte" wurden bisher per Radio-Detektion bestimmt, "allerdings mit einer Genauigkeit von ein paar hundert Meter", schilderte IWF-Mitarbeiter Georg Kirchner.

Die Grazer Experten können nun mit einem enorm starken Laser arbeiten, den sie vom DLR Stuttgart leihweise zur Verfügung gestellt bekommen haben: "Wir besitzen dazu den optimalen Detektor. Uns genügt ein einziges Photon", so Kirchner. Mit den bisherigen Messungen wolle man den "Nachweis der Durchführbarkeit solcher Messungen zu 'nicht-kooperativen' Objekten" erbringen. In den kommenden Monaten wolle man "die Grenzen des Systems auszuloten".

Ziel: Verglühen in der Atmosphäre

Endziel ist die Entfernungsmessung auch zu sehr kleinem Schrott von nur wenigen Zentimetern Größe. "Wenn die Bahnen dann entsprechend genau bekannt sind, könnte man durch gezielten Beschuss mit einem sehr starken Laser solche Teile etwas abbremsen, wodurch sie innerhalb kürzerer Zeit in die Erdatmosphäre eintreten und verglühen würden", so Kirchner. Aus seiner Sicht wäre das "die einzige Möglichkeit, den Weltraummüll mit noch vertretbarem finanziellen und technischen Aufwand zu beseitigen." (APA)

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King of Cowards
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"Wenn die Bahnen dann entsprechend genau bekannt sind, könnte man durch gezielten Beschuss mit einem sehr starken Laser solche Teile etwas abbremsen, wodurch sie innerhalb kürzerer Zeit in die Erdatmosphäre eintreten und verglühen würden"

Warum denke ich dabei bloß an den Todesstern?

indi mozart
 
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ich hatte keine ahnung...

das wir heutzutage bereits imstande sind mittels laser objekte in dieser groessenordung zu beeinflussen. ich meine richtung oder geschwindigkeit.

Sie haben Ideologie? Wir dagegen feste Überzeugung!
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Ja, wieviele Giga- und Tera- oder Exawatt wären notwendig um einen ernsthaften Impuls zu übertragen?

Ich dachte die Laser-Egomanie war irgendwann in den 1960er...

Arbi Trary
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...

Pro-Tipp: Schwächere Laser über längeren Zeitraum funktioniert genauso.

Muss ja nicht auf einmal ein großer Impulsübertrag sein, reicht ja wenns ein kleiner aber kontinuierlicher ist.

Sie haben Ideologie? Wir dagegen feste Überzeugung!
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Das ändert nichts an der Gesamtleistung die aufgewand wird.

Wieviele Mega- und Gigawatt braucht man, um innerhalb von einem Jahr eine messbaren Impuls zu wirken?

Bzw. wieviele Megawattstunden sind das für ein 10 Gramm Teilchen?

Arbi Trary
00
...

Naja, sie sprechen von Leistungen. Ist klar dass die GesamtENERGIE die man für eine Impulsänderung aufwenden muss die gleiche bleibt, gesagt habens halt was anderes.

Sie haben Ideologie? Wir dagegen feste Überzeugung!
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12.2.2012, 20:47

Sorry. Leistung ist ja eine dumme Größe in dem Fall. Ja Energie.

jepp
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Gehen wir mal von einem Laser aus, der 100mW (=0.1W) Lichtleistung an Ihrem 10g-Partikel leistet. Bei einer Geschwindigkeit von 8km/s (~1. kosmische Geschwindigkeit) müsste dieser Laser das Teilchen gut einen Monat lang ununterbrochen bestrahlen, um es zum Stillstand zu bringen - zum Verglühen wird vermutlich ein Bruchteil davon reichen.
Wie realistisch ein zehntel Watt Lichtleistung im Orbit ist, kann ich schlecht abschätzen, aber die Größenordnung müsste erreichbar sein.

ex exitus
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14.2.2012, 10:47

Die Teilchen werden nicht durch den Lichtdruck aus der Bahn geworfen. Ultrakurze Laserpulse können kurzfristig eine hohe Energie einwirken lassen. Dadurch wird etwas von dem getroffenen Material verdampft. Der Impuls durch das abströmende Gas verursacht dann eine Bahnänderung und die Teilchen werden dann leichter von der Atmosphäre abgebremst und verglühen.

Das Konzept gibt es schon länger:
https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/245817.pdf

Sie haben Ideologie? Wir dagegen feste Überzeugung!
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12.2.2012, 20:46

Danke! Kann ich auch die Rechnung sehen? Ist eine weile her, dass ich Impulse für Licht in der Schule gerechnet habe, damals kam halt irre Mengen raus, aber das war auch um ein kg zu beschleunigen oder so.

0.1 Watt klingt machbar. Ich hab vor Jahren mal ein Beitrag über besondere "Luftlinsen" gesehen. Einfach ein beheiztes Rohr dass sich die dreht, die Luft bildet dann eine Linse mit irre weitem Brennpunkt. Dafür müsste es klappen.

Jetzt darf der Müll nur nicht aus Glas sein, sonst geht der Lase einfach durch :-)

Quark
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es muss ja nicht zum Stillstand gebracht werden. Die Bahngeschwindigkeit muss halt so weit abgebremst werden, dass das Teilchen in einen Bereich etwas dichterer Atmosphäre eintritt. Das muss nicht wahnsinnig viel sein. Innsbesondere während höherer Sonnenaktivität dehnen sich die obersten Atmosphärenschichten aus, was von sich aus schon ausreicht um Weltraumschrott zum Absturz zu bringen.

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