Während seiner Arbeit am NASA Johnson Space Center in den 1970er Jahren sagte der Astrophysiker Donald Kessler voraus, dass Kollisionen zwischen Weltraummüll immer häufiger werden würden, wenn die Dichte von Weltraummüll in der Umlaufbahn um die Erde zunimmt – was einen Kaskadeneffekt erzeugt. Seit 2005 folgt die Menge an Trümmern im Orbit einer exponentiellen Wachstumskurve, was Kesslers Vorhersage bestätigt.
Da sich das Problem in den kommenden Jahren noch verschärfen wird, steigt die Nachfrage nach Technologien, die Weltraummüll entfernen können. Nach einem wettbewerblichen Verfahren ESA vor kurzem unter Vertrag das Schweizer Startup ClearSpace heute die weltweit erste Weltraummission zur Trümmerbeseitigung zu entwickeln. Diese Mission, bekannt als ClearSpace-1 , wird voraussichtlich bis 2025 starten und wird dazu beitragen, den Weg für weitere Missionen zur Trümmerbeseitigung zu ebnen.
Derzeit gibt es schätzungsweise 29.000 Stück Weltraummüll im Orbit, die ein hohes Kollisionsrisiko mit Satelliten und Weltraummissionen darstellen. Dies sind jedoch nur die Objekte, die einen Durchmesser von mehr als 10 cm (~4 Zoll) haben. Darüber hinaus gibt es rund 750.000 Objekte mit einer Größe von 1 mm bis 1 cm und weitere 166 Millionen mit einem Durchmesser zwischen 1 und 10 cm (0,4 bis 4 Zoll).
Um Lösungen für dieses Problem zu finden, hat ein Team erfahrener Weltraummüll-Forscher der Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (EPFL) hat sich zusammengetan, um ClearSpace Today zu lancieren. Bei der letzten ESA-Ministerrat (Space19+) – die Ende November in Sevilla, Spanien stattfand – vereinbarten die Minister, einen Dienstleistungsauftrag an einen kommerziellen Anbieter zu vergeben, um ein inaktives ESA-eigenes Objekt sicher von LEO zu entfernen.
Mit Unterstützung der neuen ESA Weltraumsicherheit Ziel dieser Initiative ist es, zur Säuberung des Orbitalraums beizutragen. Gleichzeitig soll es als Demonstrator fungieren, der die notwendigen Technologien zur Schuttbeseitigung validiert. Als Luisa Innocenti, Leiterin der ESAs Sauberer Raum Initiative, angegeben :
„NASA- und ESA-Studien zeigen, dass die einzige Möglichkeit zur Stabilisierung der Orbitalumgebung darin besteht, große Trümmerteile aktiv zu entfernen. Dementsprechend werden wir unsere Entwicklung wesentlicher Leit-, Navigations- und Kontrolltechnologien sowie Rendezvous- und Erfassungsmethoden durch ein neues Projekt namens Active Debris Removal/In-Orbit Servicing – ADRIOS fortsetzen. Die Ergebnisse werden auf ClearSpace-1 angewendet. Diese neue Mission, die von einem ESA-Projektteam umgesetzt wird, wird es uns ermöglichen, diese Technologien zu demonstrieren und dabei eine Weltneuheit zu erreichen.“
Sobald es sich im Orbit befindet, trifft sich der ClearSpace-1-„Chaser“ mit der oberen Stufe von a VEga Sekundärnutzlastadapter (VESPA), die sich derzeit auf einer Umlaufbahn von 800 km x 660 km (500 mi x 410 mi) befindet. Dieses Trümmerstück entstand beim zweiten Flug der Vega-Trägerrakete, der 2013 stattfand und die ESAs lieferte Proba-V Satelliten in die Umlaufbahn sowie die ersten Satelliten Vietnams und Estlands.
ClearSpace-1 mit erbeuteter Vespa. Bildnachweis: ESA
Dieses Ziel ist aus mehreren Gründen ein ideales Thema. Neben einer Masse von 100 kg (220 lbs) – vergleichbar mit der eines ausgestorbenen Satelliten – macht es seine relativ einfache Form und robuste Konstruktion leicht, ihn einzufangen und zu bewegen. Daher ist diese VESPA-Oberstufe ein guter Testfall, bevor versucht wird, größere, anspruchsvollere Trümmerteile (oder mehrere Teile) einzufangen.
Vor dem Rendezvous der ClearSpace-1-Mission mit seinem Ziel wird es für die Inbetriebnahme und kritische Tests in eine niedrigere Umlaufbahn von 500 km (mi) gebracht. Nach Fertigstellung wird der Chaser in seine Zielumlaufbahn gehoben und unter Aufsicht der ESA mit vier Roboterarmen die VESPA erobern. Beide werden dann aus der Umlaufbahn entlassen, um in der Atmosphäre zu verbrennen. Als Luc Piguet, Gründer und CEO von ClearSpace, erklärt :
„Dies ist der richtige Zeitpunkt für eine solche Mission. Das Thema Weltraummüll ist aktueller denn je. Heute haben wir fast 2000 lebende Satelliten im Weltraum und mehr als 3000 ausgefallene. Und in den kommenden Jahren wird die Anzahl der Satelliten um eine Größenordnung zunehmen, wobei mehrere Megakonstellationen aus Hunderten oder sogar Tausenden von Satelliten für eine niedrige Erdumlaufbahn geplant sind, um Telekommunikations- und Überwachungsdienste mit großer Abdeckung und geringer Latenz bereitzustellen. Es ist klar, dass ein ‚Abschleppwagen‘ benötigt wird, um ausgefallene Satelliten aus dieser stark frequentierten Region zu entfernen.“
Diese Entscheidung ist Teil des bisher ehrgeizigsten Plans für die Zukunft der ESA und des europäischen Raumfahrtsektors. Auf dem diesjährigen Ministerrat hat sich die ESA zum ersten Mal seit 25 Jahren verpflichtet, die Finanzierung für weltraumbezogene Forschung und Exploration deutlich aufzustocken.
Dazu gehört der erste Gravitationswellendetektor im Weltraum – der Laser-Interferometer-Weltraumantenne (LISA) – die den . begleiten wird Fortschrittliches Teleskop für die Hochenergie-Astrophysik (Athena)-Mission, die ein Schwarzes Loch untersucht. Aus naheliegenden Gründen nimmt der Umgang mit Weltraummüll einen besonderen Platz in den Zukunftsplänen der Weltraumbehörden ein.
Als einer der wichtigsten Tracker von Weltraummüll sollte das Engagement der ESA für Eindämmungs- und Aufräumstrategien nicht überraschen.
„Stellen Sie sich vor, wie gefährlich das Segeln auf hoher See wäre, wenn alle Schiffe, die jemals in der Geschichte verloren gegangen sind, noch auf dem Wasser treiben würden“, sagte ESA-Generaldirektor Jan Wörner. „Das ist die aktuelle Situation im Orbit, und es darf nicht weitergehen. Die Mitgliedstaaten der ESA haben diese neue Mission nachdrücklich unterstützt, die auch den Weg zu wichtigen neuen kommerziellen Diensten in der Zukunft weist.“
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