Die US-Regierung hat eine Initiative zur Entwicklung eines Satelliten samt Instrumenten, die Weltraummüll mit einer Größe von nur einem Zentimeter erfassen können, gestartet. Paul Bernhardt, Forschungsprofessor am Geophysical Institute der University of Alaska Fairbanks in den USA hat mit Kolleg:innen der kanadischen University of Calgary eine Methode entwickelt, mit der sich die Entfernung eines kleinen Objekts zu einem Satelliten oder Raumfahrzeug sowie dessen Anflugwinkel bestimmen lässt.

Die US-Initiative sucht nach Möglichkeiten, vor allem Kommunikationssatelliten der nächsten Generation, mit Technologie auszustatten, die Kollisionen mit Weltraummüll vermeiden können. Weltraummüll bewegt sich mit einer hohen Geschwindigkeit um etwa 28.000 Kilometer pro Stunde und kann aufgrund der durch die Geschwindigkeit bestimmten Einschlagenergie Satelliten und andere Raumfahrzeuge im niedrigen Erdorbit beschädigen.

Weltraummüll existiert in großer Zahl und entsteht aus ausrangierten Satelliten, verbrauchten Raketenstufen, Trümmern von Kollisionen und anderen von Menschen geschaffenen Objekten, die keinen Zweck mehr erfüllen. Das US-Programm zur Verfolgung von Weltraummüll schätzt, dass zwar mehr als 100 Millionen Objekte mit einer Größe von über einem Millimeter die Erde umkreisen, jedoch weniger als ein Prozent dieses Mülls tatsächlich verfolgt wird.

Bernhardts Methode basiert auf der Entdeckung, dass ein Objekt im Orbit Wellen erzeugt, wenn es durch natürliche Plasmastörungen entlang der Magnetfeldlinien der Erde fliegt. Dazu entwickelt das Team Instrumente, die diese Störungen messen, um sie dann zunächst in spezialisierte Satelliten einbauen zu können. Bernhardt nennt seine Erfindung den „Space Debris Hunter“, also den Weltraummülljäger.

„Der gesamte Satellit wird ausschließlich der Erkennung von Weltraummüll gewidmet sein, der vom Boden aus nicht sichtbar ist“, sagt er.

Ein an Bord des Satelliten befindlicher Sensor soll die Richtung eines Trümmerteils im All bestimmen. Dazu wird er gleichzeitig elektrische und magnetische Wellenfelder messen, um die Signale des Trümmerteils zu erfassen. Indem ein weiterer Sensor Frequenzänderungen des Signals über die Zeit aufzeichnet, können über eine Analyse dieser Daten die Richtung und Entfernung des Weltraummülls bestimmt und somit dessen Position ermittelt werden.

„Mehrere Messungen dieser Art reichen aus, um die zukünftige Flugbahn der Trümmer vorherzusagen“, erklärt Bernhardt. Die Methode soll ermöglichen, Satelliten von der Bahn des Weltraummülls abzulenken. Das sei laut Bernhardt sehr relevant, weil die Satelliten des SpaceX-Satellitensystems Starlink pro Jahr über 20.000 Ausweichmanöver durchführen müssten.

Die Details seiner Methode hat Bernhardt in einem jüngst veröffentlichten Artikel in Physics of Plasmas beschrieben.