Satellitenmanöver genauer erkennen und abschätzen

Forscher der Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), der Polytechnischen Universität Mailand und des Unternehmens GMV haben eine neue Methode zur Erkennung und Schätzung von Satellitenmanövern entwickelt, die den Betrieb der derzeit verwendeten Systeme verbessert. Diese Entwicklung, die bereits in Betriebsumgebungen getestet wird, könnte dazu beitragen, das Problem des Weltraummülls zu verringern.

Laut den Katalogen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der NASA beläuft sich die Zahl der Satelliten und Fragmente von Weltraumschrott in der Erdumlaufbahn derzeit auf etwa 30.000, Forscher auf diesem Gebiet schätzen die tatsächliche Zahl jedoch auf etwa 100.000. Jeder Gegenstand, der größer als etwa ein Zentimeter ist, kann bei einem Aufprall schwere Schäden verursachen.

Die „Weltraummüll“-Kataloge ermöglichen es einsatzbereiten Satelliten, Manöver durchzuführen, um möglichen Gefahren auszuweichen. Allerdings können dieselben Bewegungen, die einige Satelliten automatisch ausführen, ein Problem darstellen, denn wenn sie nicht korrekt erkannt und geschätzt werden, führen sie zu einer Verschlechterung des Katalogs, was wiederum das Risiko von Kollisionen erhöht.

„Das Problem besteht darin, dass es immer mehr Satellitenstarts gibt und viele von ihnen über autonome Manövrierfähigkeiten verfügen und Teil von Konstellationen aus Tausenden von Objekten sind. Daher ist es sehr interessant, diese Manöver autonom erkennen zu können, um den Überblick zu behalten.“ die tatsächliche Position dieser Satelliten“, erklärt der Forscher der Abteilung für Luft- und Raumfahrttechnik der UC3M, Guillermo Escribano, einer der Autoren dieser kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Arbeit Acta Astronáutica.

Was diese Forscher entwickelt haben, ist ein Algorithmus, der diese Satellitenmanöver effektiver erkennt und charakterisiert. Dazu nutzen sie Daten von Sensoren, die die Bewegung von Weltraumobjekten verfolgen (wie zum Beispiel Teleskope oder Radargeräte) und kombinieren sie mit statistischen Informationen.

„Die Grundidee besteht darin, alle diese Messungen zu verarbeiten und sie mit Objekten zu korrelieren, die wir bereits im Katalog haben“, sagt Guillermo Escribano. „Damit sind wir in der Lage, sie zu verfolgen, selbst wenn die Satelliten Manöver ausführen, von denen wir nichts wissen“, sagt ein anderer Forscher, Manuel Sanjurjo Rivo, ebenfalls von der Abteilung für Luft- und Raumfahrttechnik der UC3M.

Diese Entwicklung könnte genutzt werden, um die Genauigkeit der derzeit verwendeten Systeme zur Verfolgung und Katalogisierung von Weltraumobjekten zu verbessern, was nach Ansicht der Forscher dazu beitragen könnte, das Problem des Weltraummülls zu verringern. Tatsächlich wurde der Algorithmus bereits von der Firma GMV implementiert, wo andere Forscher, die Autoren dieser Arbeit sind, Tracking- und Validierungskampagnen für Systeme zur Katalogisierung von Weltraumobjekten durchführen.

In diesem Zusammenhang ist es nicht nur wichtig, die Position und Geschwindigkeit von Objekten im Weltraum abzuschätzen, sondern auch die Unsicherheit dieser Schätzungen richtig zu charakterisieren, indem man die Informationen berücksichtigt, die von Tracking-Sensoren oder sogar von den Raumfahrzeugbetreibern selbst bereitgestellt werden.

„Je nach der Art der Informationen, die von Tracking-Sensoren erhalten werden, deren Datenaktualisierungszeiten etwa 12 Stunden betragen, ist die Kenntnis der Dynamik unerlässlich. Manöver stellen daher eine Herausforderung für aktuelle automatisierte Assoziations- und Schätzsysteme dar, da es an zuverlässigen Informationen darüber mangelt, wie die Objekt bewegt sich“, schließt Manuel Sanjurjo Rivo. Daher sind die im Rahmen dieser Forschung vorgeschlagenen Entwicklungen von Bedeutung.

Weitere Arbeiten wurden veröffentlicht in Fortschritte in der Weltraumforschung.