In einer neuen Doktorarbeit des schwedischen Instituts für Weltraumphysik und der Universität Umeå werden einzigartige Methoden zur Analyse von Radardaten und Simulationen von Meteoroiden im Sonnensystem vorgestellt. Die Methoden wurden angewendet, um die Existenz seltener Meteore in großer Höhe zu bestätigen und um Weltraumschrott vom Satelliten Kosmos-1408 zu messen. Am 25. November verteidigt Daniel Kastinen seine Doktorarbeit.
„Mein Hauptziel war es, Radarmessungen von Meteoren und Weltraumschrott sorgfältig zu analysieren und die Genauigkeit der Messungen zu bewerten. Dies soll die weitere Analyse verbessern und die Ergebnisse zusammen mit den neuen dynamischen Simulationen verwenden. Die Arbeit ebnet den Weg für zukünftige Forschung und erlaubt fächerübergreifende Studien zu Meteoren ebenso wie zu Weltraumschrott und erdnahen Asteroiden“, sagt Daniel Kastinen.
Jeden Tag fallen 10–200 Tonnen Material aus dem Weltraum, bestehend aus staubgroßen Partikeln und größeren Materialstücken – Meteoroiden – in die Erdatmosphäre. Diese Teilchen stammen von Mutterkörpern wie Kometen und Asteroiden und stammen damit aus der Entstehungszeit des Sonnensystems. Wenn ein Meteoroid auf die Erdatmosphäre trifft und in Form eines Meteors verbrennt, wird das Material in der Atmosphäre verteilt. Die meisten dieser Meteore sind für das Auge unsichtbar, können aber vom Radar entdeckt werden.
Vorhersage eines Meteoritenschauers
Durch Analysen von Daten des MU-Radars in Japan ist es Daniel Kastinen gelungen, die Existenz seltener Meteore zu bestätigen, die in ungewöhnlich großen Höhen auftreten. Ein einzigartiges Ergebnis, da im Laufe der Jahre mehrere Theorien und Berichte vorgelegt wurden, jedoch ohne zuverlässige Bestätigung der Meteorhöhe. Wie die einfallenden Teilchen in großen Höhen Meteore entstehen lassen, wo die Atmosphäre sehr dünn ist, ist ein Forschungsthema, das derzeit diskutiert wird.
Ein weiterer Teil der Arbeit beschäftigt sich mit Simulationen des Meteoritenschauers der Drakoniden im Oktober. Daniel Kastinen gelang es, einen unerwartet starken Ausbruch der Meteorschauer in den Jahren 2011–2012 zu beschreiben und einen Ausbruch im Jahr 2018 vorherzusagen. Eine nachfolgende Studie legte rigorose Grundlagen für die Entwicklung dieser Art von Simulation, um solche Meteorschauer noch besser vorhersagen zu können.
Daniel Kastinen hat auch das Radarsystem der Wissenschaftsorganisation EISCAT für Messungen von Weltraumschrott verwendet, das im vergangenen November entstand, als der ausgefallene Satellit Kosmos-1408 bei einem sogenannten Antisatellitentest von einer russischen Rakete zerstört wurde. Durch neue Analysemethoden konnte er die Größe der entstandenen Fragmente abschätzen. Er stellt auch eine Methode zur Bestimmung der Bahnen von Weltraumobjekten vor. Die Studie trägt zu einem besseren Verständnis unserer erdnahen Weltraumumgebung und zur Kartierung der zunehmenden Menge an Weltraumschrott bei.
Auf der Suche nach erdnahen Asteroiden
Asteroiden sind ein weiteres aktuelles Forschungsthema, zu dem Daniel Kastinen beigetragen hat. Durch die Simulation der Bewegungen von Asteroiden und wie sie Radiowellen reflektieren, bewies Daniel, dass das EISCAT 3D-Radarsystem, das derzeit in Nordskandinavien gebaut wird, in der Lage sein wird, erdnahe Asteroiden zu untersuchen.
Das Radarsystem kann erdnahe Asteroiden verfolgen, die mit der Erdoberfläche kollidieren und diese beschädigen könnten. Besonders interessant sind die Entdeckungsmöglichkeiten von Asteroiden, die vorübergehend von der Schwerkraft der Erde erfasst werden, sogenannte Minimoons. Simulationen zeigen, dass sich jedes Jahr bis zu tausend Meter große Minimoons in temporären Umlaufbahnen um die Erde befinden, aber bisher wurden nur wenige entdeckt.
„Ich freue mich darauf, meine Forschung fortzusetzen und darauf aufzubauen. Es gibt eine Reihe interessanter Studien, die mit den neuen Analysemethoden durchgeführt werden müssen. Zum Beispiel die Rückverfolgung, woher die Meteoroiden stammen, und die Suche nach Meteoroiden, die ihren Ursprung im interstellaren Raum außerhalb des Sonnensystems haben Neben der Entdeckung neuer Staubströme im Sonnensystem möchte ich die Methoden auch nutzen, um Meteorschauer besser vorherzusagen und zum Verständnis der Bewegung und Entwicklung von Objekten in unserem Sonnensystem beizutragen“, sagt Daniel Kastinen.
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These: Von Meteoren zur Weltraumsicherheit: Dynamische Modelle und Radarmessungen von Weltraumobjekten