Geostationäre Umlaufbahn: Auf 2000 km Höhe kreisen über 7600 Tonnen Schrott um die Erde. (ESA)

Mit Schweizer Technologie gegen die Schrottwolke im All

Abgebrannte Raketenstufen, ausgediente Satelliten: Im Weltraum hat sich seit Beginn der Raumfahrt viel Müll angesammelt. Die Millionen Schrottteile, die unseren Planeten umkreisen, bergen zahlreiche Gefahren. Die Schweiz setzt sich an vorderster Front für die Entsorgung des Weltraummülls ein.

Die Verschmutzung ist nicht sichtbar, aber trotzdem real. Auf 2000 km Höhe kreisen über 7600 Tonnen Schrott um die Erde. Ob abgebrannte Raketenstufen oder ausgediente Satelliten, die Müllwolke hängt wie ein Damoklesschwert über unseren Köpfen. Millionen Trümmerteile zwischen 0,1 mm und 1 m rasen mit einer Geschwindigkeit von 50’000 km/h um die Erde. 

Im Falle einer Kollision können die Teile Satelliten zerstören, Weltraumstationen beschädigen oder Weltraumanzüge durchdringen. Ein halbes Jahrhundert nach der Landung des ersten Menschen auf dem Mond ist der Weltraum zu einer gefährlichen Müllkippe geworden. Für die Betreiber von Telekommunikationsanlagen und Weltraumorganisationen sind diese Schrottteile zu einem grossen Problem geworden. 

Raketenexplosion: Nicht nur eine Satellitenkollision, sondern auch die Umgebung des Weltalls kann die mechanischen Teile einer Rakete beschädigen. Abnützung kann zu Selbstentzündung oder zu einer Explosion in Tausende Trümmerteile führen. (ESA) Remove Debris 3: Auf 2000 km Höhe kreisen über 7600 Tonnen Schrott um die Erde.

Gefährliche Schrottteile

Seit den Anfängen der Raumfahrt Ende der 1950er-Jahre wurden immer mehr Raumflugkörper (Testraketen, Satelliten usw.) ins All geschickt. Viele von ihnen sind inzwischen ausgemustert und kreisen «vergessen» um die Erde. Und sie kollidieren über unseren Köpfen. 2009 stiessen ein russischer und ein amerikanischer Satellit zusammen. Dabei wurden Tausende Trümmerteile mit rasender Geschwindigkeit in den Weltraum katapultiert. Auch Sonnenstürme können technische Störungen verursachen und voll funktionstüchtige Raumflugkörper in gefährlichen Schrott verwandeln. 

Bisher sind Satelliten mit nuklearen Energieversorgungssystemen sowie Raketenstufen und ‑treibstofftanks auf die Erde gestürzt, wobei es bis jetzt keine Opfer gab. Angesichts der drohenden Gefahr wird die Schrottwolke inzwischen ständig überwacht, damit die bedrohten Anlagen oder Satelliten im Notfall ein Ausweichmanöver durchführen können. Gleichzeitig wetteifern Ingenieurinnen und Ingenieure aus der ganzen Welt um die findigsten Ideen für eine kosmische Müllabfuhr.

The European Space Agency is at the forefront of this clean-up. Since May 2018, the agency has been testing various solutions as part of its ‘RemoveDEBRIS’ mission, the most promising of which is Swiss. (ESA)
Europa setzt sich an vorderster Front für die Beseitigung des Weltraummülls ein. Im Rahmen der Mission Remove Debris testet sie seit Mai 2018 verschiedene Lösungen. Die vielversprechendste stammt aus der Schweiz. (ESA)

Schweizer Technologie gegen die Weltraumverschmutzung

Europa setzt sich an vorderster Front für die Beseitigung des Weltraummülls ein. Für die Mission Remove Debris hat sie einen Satelliten mit Harpune und Netz entwickelt, der Trümmerteile einfangen kann. Die Technologie stammt zum Teil aus der Schweiz. Einer der wichtigsten wissenschaftlichen und industriellen Partner der Mission ist das Schweizerische Forschungszentrum für Elektronik und Mikrotechnik (CSEM) in Neuenburg. Es wurde mit der Entwicklung eines optischen Systems beauftragt, das das einzufangende Objekt beleuchtet und dessen genauen Abstand misst. Dank dieser Technologie kann ein 3D-Bild von nahen Trümmerteilen erstellt werden. Die in Zusammenarbeit mit Airbus entwickelte Kamera beruht auf einem System des CSEM, das zur Steuerung autonomer Land- und Weltraumfahrzeuge verwendet wird. 

Die Schweiz ist eine Weltraumnation, was viele nicht wissen. Als Gründungsmitglied der ESA beteiligt sie sich seit deren Anfängen an den europäischen Weltraumaktivitäten. Sie steuert jedes Jahr 160 Millionen Franken an das europäische Weltraumbudget bei. Die Schweiz leistet aber nicht nur einen finanziellen Beitrag, sondern entwickelt und baut vor allem Subsysteme, die im All zum Einsatz kommen. Die breite Palette reicht von Strukturen mit optischen, mechanischen und elektronischen Modulen bis hin zu wissenschaftlichen Instrumenten und Bodenausrüstung. Die Schweizer Weltraumindustrie umfasst über zwanzig Firmen. Zudem sind etwa dreissig Hochschul- und Forschungsinstitute in diesem Bereich tätig.

Mit Remove Debris bestätigt die Schweiz ihr Know-how auf dem Gebiet der Weltraumindustrie. Im April wurde der kleine Cubesat an Bord einer Falcon-9-Rakete zur Internationalen Raumstation ISS gebracht. Dort wurde er im All getestet. Das Experiment Remove Debris glückte: Bereits beim ersten Versuch wurde das angepeilte Objekt eingefangen.

‘RemoveDEBRIS’ is a small satellite equipped with a harpoon and a net. Its aim is to find the best way of capturing space debris.
Remove Debris ist ein kleiner Satellit mit Harpune und Fangnetz. Er testet verschiedene Möglichkeiten zur Beseitigung von Weltraumschrott. (ESA)

Entscheidende Mission

Zwei weitere erfolgreiche Tests folgten, der letzte im März 2019. Die vierte und letzte entscheidende Etappe für Remove Debris steht noch aus. Vor dem Abschluss seiner Mission wird der Satellit ein Bremssegel entfalten, das ihn innerhalb von rund acht Wochen aus der Erdumlaufbahn in die Erdatmosphäre bringen soll. Ohne das Segel würde dies mehr als zweieinhalb Jahre dauern. Auf diese Weise wird der Satellit verglühen und nicht selber zu Weltraumschrott. 

Die ESA freut sich über die erfolgreichen Tests ihres Müllsatelliten. Am nächsten Ministerratstreffen vom November 2019 in Sevilla wird sie rund 600 Millionen Euro für ihr Programm zur Bekämpfung der Weltraumverschmutzung beantragen, um die Bedrohung über unseren Köpfen besser zu erfassen und Schutzszenarios zu entwickeln. Die Schweiz profiliert sich nicht nur mit dem CSEM als wichtige Akteurin im Kampf gegen die Weltraumverschmutzung. 

Auch andere Schweizer Akteure, etwa ClearSpace, zeichnen sich durch Erfindungsreichtum aus. Das Spin-off der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (ETHL) hat eine Drohne entwickelt, die Weltraumschrott einfangen und abbremsen kann, so dass er in der Stratosphäre verglüht. ClearSpace hat bereits drei Demonstrationsmissionen durchgeführt: die erste zum Einfangen des Mikrosatelliten Swisscube, die zweite für die ESA und die dritte mit OneWeb. 

Ziel dieses Projekts ist es, rund 600 Telekommunikationssatelliten auf eine niedrige Erdumlaufbahn zu bringen und Privaten eine Breitband-Internetverbindung zur Verfügung zu stellen. Wenn die Tests erfolgreich verlaufen, ebnen sie den Weg für den systematischen Einsatz von Aufräumdrohnen, die künftige Satellitenkonstellationen vor Weltraumschrott schützen.

Video: https://www.youtube.com/watch?v=7CEH9V9psKY