{"id":17956,"date":"2009-03-31T20:15:57","date_gmt":"2009-03-31T18:15:57","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2009\/03\/31\/die-schwierige-suche-nach-dem-weltraumschrott\/"},"modified":"2025-05-14T15:59:54","modified_gmt":"2025-05-14T13:59:54","slug":"die-schwierige-suche-nach-dem-weltraumschrott","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2009\/03\/31\/die-schwierige-suche-nach-dem-weltraumschrott\/","title":{"rendered":"Die schwierige Suche nach dem Weltraumschrott"},"content":{"rendered":"

Ich bin in Darmstadt<\/a> und h\u00f6re mir an, was die dort versammelten Wissenschaftler zum Thema Weltraumm\u00fcll zu sagen haben. Vom heutigen Tag habe ich mir 2 Vortr\u00e4ge herausgesucht, die sich mit der Suche nach dem Schrott im All besch\u00e4ftigen.<\/p>\n

Man sollte meinen, nachdem der ganze Kram der dort oben rumschwirrt ja von den Menschen irgendwann Mal auf sehr aufwendige Art und Weise dorthin gebracht wurde, w\u00fcsste man, was sich dort alles befindet. Aber das ist nat\u00fcrlich nicht so. Viele der Schrottteile wurden erst bei Kollisionen zwischen Objekten erzeugt oder sind auf andere Art und Weise entstanden, die sich nicht nachverfolgen lassen. Es geht ja hier teilweise um sehr kleine Objekte. Unter den richtigen Umst\u00e4nden kann auch ein St\u00fcck M\u00fcll, das nur wenige Zentimeter gro\u00df ist, enorme Schwierigkeiten erzeugen!<\/p>\n

Deshalb ist es wichtig, m\u00f6glichst viel vom Weltraumm\u00fcll zu finden. Wenn man wei\u00df, wo sich die Objekte befinden, dann kann man auch berechnen, wohin sie sich bewegen und eventuelle Kollisionen mit Satelliten oder Raumschiffen verhindern.<\/p>\n

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LISA sucht den Weltraumm\u00fcll<\/b><\/font><\/p>\n

Holger Krag<\/i> vom ESOC in Darmstadt spricht \u00fcber neue M\u00f6glichkeiten, Weltraumm\u00fcll mit Radarsystemen zu identifizieren und zu \u00fcberwachen. Nat\u00fcrlich sucht man jetzt auch schon mit entsprechenden Systemen – zum Beispiel mit den Radioteleskopen des EISCAT-Projekts<\/a> im kalten Spitzbergen:<\/p>\n

\"i-9ce70aefa2cd46a30e6e18c588dd5554-eiscat-thumb-500x201.png\"<\/a><\/form>\n

Bild: ESA<\/a><\/i><\/font><\/p>\n

Zus\u00e4tzlich arbeitet man aber auch gerade an Studien, die die Effizienz solcher System untersuchen. Krag berichtet von LISA, dem „Light Space System Surveillance Radar System Simulation Approach“<\/i> (der kreative Umgang mit den Akronymen erstaunt mich immer wieder \ud83d\ude09 ). LISA soll herausfinden, wie man am besten den Weltraumm\u00fcll in niedrigen Orbits um die Erde katalogisiert. Als „Low Earth Orbit<\/i>“ bzw LEO wird alles bezeichnet, was sich in weniger als 2000 km H\u00f6he befindet. <\/p>\n

Aber LISA soll die Objekte nicht nur finden. Allein zu wissen, dass da oben etwas ist, nutzt uns nicht. Auch die Bahn muss bestimmt werden und daf\u00fcr braucht man mehr als eine Beobachtung bzw. muss den Objekten mit dem Radar f\u00fcr l\u00e4ngere Zeit folgen.<\/p>\n

Mit Objekten aus dem NORAD<\/a>-Katalog und simulierten Verteilungen von Weltraumm\u00fcll wurde getestet, was mit so einer Radar\u00fcberwachung erreicht werden kann. Es stellt sich heraus, dass man mindestens 10 Sekunden lang beobachten muss, um vern\u00fcnftige Bahndaten zu bekommen. Schwierig wird die Sache bei Objekten, die kleiner als 10 cm sind. Da schafft es das System dann nicht mehr, alles komplett zu erfassen, was am Himmel so rumfliegt. Auch die Zeit, die zwischen zwei Beobachtungen vergeht, hat Einfluss auf die Effizienz und Genauigkeit der Beobachtung.<\/p>\n

Aber immerhin kam Krag zu der Schlu\u00dffolgerung, dass das System prinzipiell funktioniert. Mit einem einzigen starken Radarsystem lassen sich die meisten der Objekte in niedrigen Erdorbits finden und \u00fcberwachen.<\/p>\n

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Gute Ergebnisse mit schlechten Daten<\/font><\/b><\/p>\n

Wer sich mit der Dynamik von Asteroiden besch\u00e4ftigt, dem ist Andrea Milani<\/i> sicher ein Begriff. Der Mathematiker aus Pisa hat auf diesem Gebiet viel geleistet und sich besonders mit der Bahnbestimmung von erdnahen Asteroiden auseinandergesetzt. Beobachter werden ihn vom Projekt NEOdys<\/a> kennen: hier werden aus den st\u00e4ndig eingehenden Beobachtungsdaten vorl\u00e4ufige Bahnen der Asteroiden bestimmt und abgesch\u00e4tzt, ob die Asteroiden eine Gefahr f\u00fcr die Erde darstellen oder nicht.<\/p>\n

Dabei ist es wichtig, m\u00f6glichst schnell m\u00f6glichst verl\u00e4\u00dfliche Bahnen zu erhalten – auch wenn vielleicht noch wenig Beobachtungsdaten vorliegen. Man muss also mathematische Methoden entwicklen, um aus wenig Daten viel herauszuholen.<\/p>\n

Das l\u00e4sst sich nat\u00fcrlich auch auf die Untersuchung des Weltraumm\u00fclls anwenden und genau dar\u00fcber spricht Andrea Milani heute auch. Der Titel seines Vortrags lautet: „Optimierung der Weltraum\u00fcberwachung durch neue Methoden zur vorl\u00e4ufigen Bahnbestimmung“<\/i>. <\/p>\n

Dabei untersucht Milani geosynchrone Satellitenorbits. Im Gegensatz zu den LEO-Bahnen sind diese Objekte weit von der Erde entfernt. Ein Objekt in einer geosynchronBahn braucht f\u00fcr einen Umlauf um die Erde genau so lange, wie die Erde braucht, um sich um ihre eigene Achse zu drehen,<\/p>\n

Das macht die Beobachtung ihrer Bahn von der Erde aus nat\u00fcrlich etwas knifflig und es auch schwer, ausreichend Information f\u00fcr eine gute Bahnbestimmung zu erhalten. Das, was man bei einer<\/i> Beobachtung an Daten erh\u00e4lt, nennt Milani ein „Tracklet“<\/i>. Im Prinzip ist es ein vierdimensionaler Vektor in dem die Werte f\u00fcr Rektaszension, Deklination (also die zwei Koordinaten, die die Position des Objekts am Himmel beschreiben) und deren \u00c4nderungsraten enthalten sind. <\/p>\n

Mit einem Tracklet kann man allerdings noch keine Bahn bestimmen. Um die Bahn eines Himmelsk\u00f6rpers zu bestimmen, braucht man 6 Bahnelemente<\/a>, das Tracklet liefert allerdings nur 4 Gleichungen. 6 Unbekannte bei 4 Gleichungen funktioniert nicht. <\/p>\n

Man muss also entweder 2 Koordinaten vorgeben oder 2 einschr\u00e4nkende Annahmen treffen (z.B. das die Objekte sich auf einer Kreisbahn befinden). Dadurch werden die Ergebnisse allerdings ungenau.<\/p>\n

Besser ist es, man findet noch 2 weitere Variablen. Milani schl\u00e4gt hier den Abstand des Objekts von der Erde und dessen \u00c4nderung vor. Jetzt hat man ein Tracklet mit 6 Werten und das Problem ist l\u00f6sbar.<\/p>\n

Eine wichtige Frage ist das sg. Korrelationsproblem<\/i>. Angenommen, man hat zu zwei verschiedenen Zeitpunkten (die durchaus mehrer Tage auseinander liegen k\u00f6nnen), 2 Tracklets beobachtet. Geh\u00f6ren die beide zum selben Objekt oder handelt es sich um unterschiedliche Himmelsk\u00f6rper?<\/p>\n

Milani hat f\u00fcr dieses Problem eine L\u00f6sung gefunden. Er benutzt daf\u00fcr Energie- und Drehimpulserhaltung. Legt man durch beide Tracklets eine Bahnellipse, dann m\u00fcssen Energie und Drehimpuls konstant sein. Mathematisch ist das Problem allerdings sehr knifflig zu l\u00f6sen. Ich will nicht auf alle Details eingehen – aber es l\u00e4uft darauf hinaus, dass man die Determinante einer 22 x 22 Matrix hat, die ein Polynom vom Grad 48 ist, das aufgel\u00f6st werden muss.<\/p>\n

Das kann man allerdings gut mit numerischen Methoden hinkriegen die sich auch noch parallelisieren und auf modernen Supercomputer einsetzen lassen. Man kann also schnell sehr viele Daten verarbeiten.<\/p>\n

Hat man diese L\u00f6sung, dann kann man leicht \u00fcberpr\u00fcfen, ob beide Tracklets das selbe Objekt beschreiben. Diese Methode funktioniert, solange zwischen den beiden Beobachtungen nicht mehr als 10 Tage liegen.<\/p>\n

Getestet wurde das Ganze mit realen Daten der ESA aus dem Jahr 2007. Mit diesen Beobachtungsergebnissen (die nicht daf\u00fcr ausgelegt waren, um mit Milanis neuer Methode analysiert zu werden) fand man bei 3172 Tracklets 464 Korrelationen und die sich daraus ergebenden Bahnen passen gut mit den \u00dcberlegungen zum ursprung dieses Weltraumm\u00fclls zusammen.<\/p>\n

Die Methode funktioniert also und hat vermutlich Auswirkungen auf zuk\u00fcnftige Durchmusterungen. Die Beobachtung von einem Tracklet pro Nacht reicht aus – man braucht nicht mehr 3 Beobachtungen zur Bahnstimmung, so wie es bisher oft gemacht wurde.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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