Das wachsende Problem der Weltraummüll in LEO (Low-Earth Orbit) gewinnt immer mehr an Aufmerksamkeit. Mit Tausenden von Satelliten im Orbit und Tausenden weiteren auf dem Weg scheint unser Appetit auf Satelliten grenzenlos zu sein. Aber jeder Satellit ist haltbar. Was machen wir mit ihnen, wenn sie ihre Nützlichkeit überlebt haben und sich in einfache, lästige Weltraummüll verwandeln?
Allein in den nächsten fünf Jahren werden voraussichtlich bis zu 2600 weitere Nanosatelliten und Cubesats auf den Markt gebracht. Es gibt bereits fast 5.000 Satelliten, die die Erde umkreisen, und viele von ihnen sind jetzt nicht funktionierende Weltraummüllteile, die die Umlaufbahnen für neuere Satelliten verstopfen. Laut dem Büro der Vereinten Nationen für Weltraumangelegenheiten (UNOOSA) haben wir allein im Jahr 2018 insgesamt 382 Objekte ins All gebracht, eine nicht nachhaltige Zahl.
An möglichen Lösungen für dieses Problem mangelt es nicht. Einige exotisch klingende Lösungen umfassen Harpunen, Netze, Magnete und sogar Laser. Jetzt hat die NASA das Geld für das Start-up Vestigo Aerospace der Purdue University für eine sechsmonatige Studie, in der untersucht wird, wie mit Schleppsegeln Weltraummüll, einschließlich Satelliten, verbrauchter Raketen-Booster und anderer Trümmer, sicher umkreist werden kann.
Vestigo Aerospace wurde von David Spencer, einem außerordentlichen Professor am Purdue College of Engineering, gegründet. "Durch die sechsmonatige Studie werden wir die Drag-Sail-Technologie für das Deorbit von Kleinsatelliten und Trägerraketenstufen weiterentwickeln", sagte Spencer in einer Pressemitteilung. "Die sichere Entsorgung von Weltraumobjekten nach Abschluss der Mission ist notwendig, um die Nützlichkeit hochwertiger Umlaufbahnen zu erhalten."
Schleppsegel unterscheiden sich ein wenig von anderen Methoden. Während die von verschiedenen Agenturen vorgeschlagenen Harpunen, Laser und Netze den bereits angesammelten Weltraummüll bewältigen sollen, sind Schleppsegel so konzipiert, dass sie in einen Satelliten eingebaut und am Ende ihrer Nutzungsdauer eingesetzt werden.
"Vestigo Aerospace entwickelt eine Produktlinie von Schleppsegeln, um den Bedarf an Deorbit-Fähigkeit als Alternative zu herkömmlichen Antriebssystemen zu decken", sagte Spencer, der 17 Jahre im Jet Propulsion Laboratory arbeitete, bevor er an die Purdue-Fakultät wechselte. "Das Team wird auch die Verwendung von Schleppsegeln für das gezielte Wiedereintreten von Weltraumobjekten untersuchen, um die Unsicherheit in atmosphärischen Wiedereintrittskorridoren und Trümmeraufprallzonen zu verringern."
Die Segel würden am Ende des Lebens eines Satelliten eingesetzt. Einmal eingesetzt, würden sie die Geschwindigkeit eines Objekts verringern und ihm dann helfen, sicher zu desorbieren. Derzeit desorbieren Satelliten mehr oder weniger zu ihren eigenen Bedingungen, und es ist schwierig zu berechnen, wo sie auf die Erde treffen können, wenn sie zu groß sind, um beim Wiedereintritt zu verbrennen.
Ein wesentliches Konstruktionsmerkmal des Systems von Vestigo Aerospace ist die Skalierbarkeit. In einem E-Mail-Austausch mit dem Space Magazine sagte David Spencer: „… wir entwickeln das System so, dass es skalierbar ist, damit Host-Satelliten von 1 kg CubeSats bis 450 kg Smallsats oder 1.000 kg Trägerraketenoberstufen desorbiert werden können . ”
Ihr System bietet auch eine sogenannte "passive aerodynamische Stabilität". Laut Spencer „kann das System auf natürliche Weise auf die maximale Widerstandsausrichtung trimmen.“
Vestigo Aerospace ist nicht das erste Unternehmen, das Schleppsegel untersucht und entwickelt. Die CanX-7 (Canadian Advanced Nanospace eXperiment-7) war eine Demonstrationsmission von 2017, bei der das Desorbieren von Nanosatelliten mit Schleppsegeln untersucht wurde. Es war in erster Linie auf Cubesats ausgerichtet, wo es an der Außenseite angebracht werden sollte, um die Elektronik nicht zu beeinträchtigen.
CanX-7 verwendete vier Segel, um seine 3,5 kg Masse zu desorbieren. In nur einer Woche nach dem Einsatz gelang es ihm, seine orbitale Zerfallsrate signifikant zu ändern. Schließlich stabilisierte es sich mit allen vier Segeln auf der Rückseite des Satelliten, was den Zerfall der Umlaufbahn noch weiter erhöhte.
Seit 2007 gibt es Richtlinien, nach denen die Lebensdauer eines Nanosatelliten 25 Jahre nicht überschreiten sollte. Diese Richtlinien stammen vom IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee). Während es an den exotischeren Methoden liegen könnte, mit angesammelten Trümmern im Orbit umzugehen, bieten Schleppsegel eine erschwingliche und möglicherweise einfach zu entwickelnde Methode, um sicherzustellen, dass zukünftige Satelliten ihre Nützlichkeit nicht überleben.
Quellen:
- Pressemitteilung: Aufräumen der kosmischen Nachbarschaft
- Pressemitteilung: Nach nur einer Woche zeigt CanX-7, dass Schleppsegel beim Deorbieren von Satelliten wirksam sind
- Space Magazine: British Satellite testet seine Space Junk Harpoon
