«Typisch schweizerisch»: Die ETH macht im Weltraum sauber

Aktualisiert

«Typisch schweizerisch»Die ETH macht im Weltraum sauber

Mit CleanSpace One präsentiert die ETH Lausanne ein Satelliten-Rückholsystem, das den Erdorbit von gefährlichen Überresten aus fünf Jahrzehnten Raumfahrt befreien soll.

von
Jean-Claude Gerber
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Der CleanSpace-One-Rückholsatellit der EPFL (rechts) wird mit Hilfe eines neuartigen Weltraummotors auf die Flugbahn eines zu entsorgenden Satelliten gebracht.

Der CleanSpace-One-Rückholsatellit der EPFL (rechts) wird mit Hilfe eines neuartigen Weltraummotors auf die Flugbahn eines zu entsorgenden Satelliten gebracht.

Keystone/Swiss Space Center
Die EPFL begegnet der Herausforderung, ein Objekt einzufangen, das mit 28 000 km/h durchs Weltall rast und sich möglicherweise um seine eigene Achse dreht, mit der Entwicklung eines Fangmechanismus, der sich am Tier- oder Pflanzenreich orientiert.

Die EPFL begegnet der Herausforderung, ein Objekt einzufangen, das mit 28 000 km/h durchs Weltall rast und sich möglicherweise um seine eigene Achse dreht, mit der Entwicklung eines Fangmechanismus, der sich am Tier- oder Pflanzenreich orientiert.

Keystone/Space Center
Das eingefangene Objekt wird anschliessend in die Erdatmosphäre gedrückt, wo es mitsamt dem Rückholsatelliten verglüht.

Das eingefangene Objekt wird anschliessend in die Erdatmosphäre gedrückt, wo es mitsamt dem Rückholsatelliten verglüht.

Keystone/Space Center

Das Swiss Space Center der ETH Lausanne (EPFL) hat heute den Startschuss für das Projekt CleanSpace One gegeben. Ziel des Unternehmens ist die Entwicklung und der Bau des ersten Modells einer ganzen Reihe von Satelliten, mit denen Überreste von Raketen und nicht mehr genutzten Satelliten in den Erdumlaufbahnen entsorgt werden sollen. Diese Abfälle, Weltraumschrott genannt, haben sich zu einem ernsthaften Problem für die Raumfahrt entwickelt.

Seit Ende der 1950er Jahre haben sich Millionen von Trümmerstücken in der niedrigen Erdumlaufbahn sowie im geostationären Orbit angesammelt. Die NASA schätzt die Anzahl grösserer Trümmerstücke, die einen Durchmesser von über 1,27 Zentimeter haben, auf rund 500 000. Darunter befinden sich über 16 000 Teile mit einem Durchmesser von über 10 Zentimeter. Insgesamt überwacht das Space Surveillance Network des US-Verteidigungsministeriums zurzeit 22 000 Objekte, und es werden immer mehr.

Diese Schrottobjekte stellen eine zunehmende Bedrohung für Mensch und Maschine dar. Im niedrigen Erdorbit bewegen sich diese Teile mit einer Geschwindigkeit von mehr als 28 000 km/h vorwärts und entwickeln dabei eine enorme kinetische Energie. Ein 30 Gramm schweres Trümmerteil erhält bei dieser Geschwindigkeit die Zerstörungskraft eines Geländewagens, der mit 100 km/h unterwegs ist.

Ein Teufelskreis

Vor diesen tödlichen Geschossen ist kein Objekt im Orbit gefeit. Erst am 29. Januar musste die die Besatzung der Internationalen Weltraumstation ISS eine Kurskorrektur vornehmen, um einem Trümmerteil des chinesischen Wettersatelliten Fengyun-1C auszuweichen, der 2007 absichtlich zerstört worden war. 2011 war die ISS zu zwei Ausweichmanövern gezwungen, während in zwei weiteren Fällen die Zeit für eine Kurskorrektur nicht mehr ausreichte und es nur dank viel Glück zu keiner Kollision kam.

Eine solche Kollision ereignete sich am 10. Februar 2009 zwischen dem ausgedienten russischen Satelliten Cosmos 2251 und dem privaten amerikanischen Satelliten Iridium 33. Rund 750 Kilometer über Sibirien kam es zum Zusammenstoss, bei dem sich rund 2000 Trümmerteile von einer Grösse über 10 Zentimeter im Orbit verteilten. Noch mehr Weltraumschrott produzierte die gezielte Vernichtung des oben erwähnten Satelliten Fengyun-1C in rund 850 Kilometern Höhe. Die US-Luftwaffe muss seither rund 3000 Objekte mehr überwachen. So entsteht ein Teufelskreis. Jede Kollision hinterlässt mehr Trümmerteile, wodurch wiederum die Gefahr eines Zusammenstosses steigt.

Ehrgeiziges Projekt

Angesichts dieser gefährlichen Altlasten, die den Erdorbit zu einer «ziemlich rauen Gegend» machen, wie es ein US-Luftwaffengeneral kürzlich auf den Punkt brachte, sind dringend praktikable und bezahlbare Lösungen gefragt. «Wir müssen uns der Existenz dieses Schrotts und der durch seine Verbreitung entstehenden Risiken unbedingt bewusst werden», erklärt Astronaut und EPFL‐Professor Claude Nicollier an einer Medienkonferenz in Lausanne.

Gemäss dem Weltraumvertrag von 1967 ist das Land, das ein Objekt gebaut und ins All geschossen hat, auf unbestimmte Zeit dessen Eigentümer und damit auch dafür verantwortlich. Diese Verantwortung will die EPFL mit dem Projekt ClearSpace One wahrnehmen. Es sieht die Entwicklung eines Rückholsatelliten vor, der ein Objekt im All packen kann und dann in Richtung Erdatmosphäre drückt, wo beide verglühen werden. Eine gesicherte Finanzierung vorausgesetzt, könnte die erste Begegnung im Weltall bereits in drei bis fünf Jahren stattfinden, wie das Swiss Space Center der EPFL in einer Pressemitteilung vom Mittwoch schreibt.

Nach den Plänen der EPFL soll diese erste Weltraum-Putzaktion wie folgt ablaufen: ClearSpace One wird in den Orbit geschossen, wo er sich an die Fersen des zu entfernenden Objekts heftet. Dies soll entweder der 2009 in die Umlaufbahn gebrachte Picosatellit Swisscube oder sein Tessiner Pendant, der TIsat von 2010, sein. Um auf die Umlaufbahn seines Zielobjekts zu gelangen, muss der Rückholsatellit seine Flugbahn anpassen. Dafür möchten die Entwickler den ultrakompakten und ebenfalls in den EPFL-Labors entwickelten Weltraummotor einsetzen. Wenn der CleanSpace One sein Ziel in 630 oder 750 km Höhe erreicht hat, wird er es packen und stabilisieren.

Der Vorgang des Einfangens ist bei Tempo 28 000 besonders heikel, vor allem wenn sich das Ziel um die eigene Achse dreht. Damit dies gelingt, wollen die Wissenschaftler einen Fangmechanismus entwickeln, der sich am Tier- oder Pflanzenreich orientiert (siehe Video unten). Wenn das Objekt an den Rückholsatelliten gekoppelt ist, macht sich der CleanSpace One auf den Weg in Richtung Erdatmosphäre. Gelingt dies, steht der letzte Missionsschritt an: ClearSpace One wird mitsamt seinem Fang den Flammentod sterben.

Schweizer Vorbildfunktion

Mit ihrem ambitiösen Projekt möchte die EPFL ein Zeichen setzen. Volker Gass, Direktor des Swiss Space Center, betont, dass die Schweiz mit CleanSpace One eine ethische Verpflichtung wahrnehme. «Wir haben zwar nur zwei kleine Satelliten im All, aber auch die müssen zurückgeholt werden», sagt er in Anspielung auf den Weltraumvertrag von 1967. Und da die beiden Satelliten hauptsächlich von Studenten und angehenden Ingenieuren genutzt werden, sieht er im Projekt auch einen pädagogischen Nutzen. «So lernen die jungen Leute, bei der Entwicklung ihrer Projekte bereits an deren Entsorgung zu denken.» Für Gass ist CleanSpace One eine typisch schweizerische Idee: «Wir haben es gerne sauber!»

Die Gesamtkosten für die Planung und den Bau des CleanSpace One sowie die eigentliche Mission gibt das Swiss Space Center mit rund 10 Millionen Franken an. Viel Geld für die Entsorgung eines kleinen Satelliten. Doch die EPFL hat mit dem Projekt Grosses vor. Sie will eine ganze Reihe schlüsselfertiger und nachhaltiger Systeme anbieten und vertreiben, die für verschiedene Satellitengrössen geeignet sind. «Die Raumfahrtagenturen müssen sich zunehmend mit der Entsorgung dessen befassen, was sie in den Weltraum schicken, und sich darauf vorbereiten. Und wir wollen dabei eine Vorreiterrolle übernehmen», so Gass. Sollte CleanSpace One ein Erfolg werden, stünde dem Weltraumreiniger ein riesiger Markt offen. Bis heute gibt es kein einziges Rückholsystem für Weltraumschrott, das technisch machbar und bezahlbar ist.

Video zum Projekt CleanSpace One in englischer Sprache. (Quelle: EPFL/YouTube)

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