Präzise Schwerefeldmessungen verbessern Sicherheit im Orbit

GRAZ / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die präzise Bestimmung des Erdschwerefelds und die genaue Verortung von Weltraumschrott sind entscheidend für die Sicherheit im Orbit. Durch die Kombination von Schwerefeldmessungen und Satellite Laser Ranging (SLR) hat das Institut für Geodäsie der Technischen Universität Graz bedeutende Fortschritte erzielt.

Die Herausforderungen im Orbit sind vielfältig, und die genaue Bestimmung der Position von Satelliten und Weltraumschrott spielt eine zentrale Rolle für die Sicherheit im Weltraum. Das Erdschwerefeld beeinflusst die Umlaufbahnen von Satelliten, und Veränderungen in diesen Bahnen können Rückschlüsse auf die Verteilung der Wassermassen auf der Erde geben. Das Projekt COVER der Technischen Universität Graz hat sich dieser Thematik angenommen und durch die Kombination von Schwerefeldmessungen mit der Methode des Satellite Laser Ranging (SLR) bedeutende Fortschritte erzielt.

Die präzise Messung des Erdschwerefelds ist entscheidend, um die Position von Satelliten und Weltraumschrott im Orbit genau zu bestimmen. Die Satellitenmissionen Grace, Grace Follow-on und GOCE haben wertvolle Daten geliefert, jedoch war die Auflösung des langwelligen Bereichs des Schwerefelds, der Massen von kontinentaler Größe abdeckt, bisher eine Herausforderung. Hier setzt die Methode des SLR an, die durch ein Netzwerk von SLR-Stationen die Position von Satelliten auf Zentimeter genau bestimmen kann.

Durch die Kombination von SLR mit anderen Satelliten-Messmethoden kann das Schwerefeld der Erde wesentlich genauer berechnet werden. Dies ermöglicht nicht nur eine detaillierte Bestimmung der Wassermassen auf der Erde, sondern auch eine präzisere Berechnung der Position von Satelliten und Weltraumschrott. Die Software Gravity Recovery Object Oriented Programming System (GROOPS), die von der TU Graz kostenlos zur Verfügung gestellt wird, integriert diese Daten und verbessert die Bahnvorhersagen nachhaltig.

Die genaue Verortung von Weltraumschrott ist von großer Bedeutung, da derzeit etwa 40.000 Teile mit einer Größe von mehr als zehn Zentimetern die Erde umkreisen. Diese Teile bewegen sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 30.000 km/h und stellen eine erhebliche Gefahr für Satelliten und bemannte Raumfahrzeuge dar. Eine Kollision könnte verheerende Folgen haben, weshalb die genaue Überwachung und Vorhersage der Bahnen von Weltraumschrott entscheidend ist.

Die bisherigen Methoden zur Überwachung von Weltraumschrott, wie Radarmessungen, bieten nur eine begrenzte Genauigkeit. Die Kombination von SLR-Messungen mit den Kräftemodellen der TU Graz ermöglicht jedoch eine Bestimmung der Position von Weltraumschrott auf rund 100 Meter genau. Dies erleichtert das Auffinden und die präzise Erfassung mit Vermessungslasern, was zu einer erheblichen Verbesserung der Bahnvorhersagen führt.

Für die Zukunft ist geplant, die Kombination von SLR-Messungen und anderen Methoden weiter zu optimieren, um die Sicherheit im Orbit weiter zu erhöhen. Die TU Graz setzt dabei auf die Open-Source-Software GROOPS, die es ermöglicht, schnell auf Feedback zu reagieren und die Berechnungen kontinuierlich zu verbessern. Diese Entwicklungen sind ein wichtiger Schritt, um die Herausforderungen im Orbit zu meistern und die Sicherheit von Satelliten und Raumfahrzeugen zu gewährleisten.