Lasern beseitigen Müll auf Umlaufbahnen

Die Weltraummüll-Überwachungssysteme von heute verlassen sich auf Kataloge, die hauptsächlich Daten von Radaranlagen und passiver optischer Technologie enthalten. Will man Müll durch Laserstrahlen aus der erdnahen Erdumlaufbahn entfernen, ist eine genaue Kenntnis der Objektposition und Flugbahn während und nach der Änderung der Umlaufbahn erforderlich.

Eine hochpräzise Nachverfolgung zentimeterkleiner Müllteile ist durch aktive optische Systeme möglich. Mit der Entwicklung dieser Technik ebnet man den Weg zur Müllbeseitigung mit Lasern. Das EU-finanzierte Projekt CLEANSPACE (Small debris removal by laser illumination and complementary technologie) betrachtete die Rolle, die Lasertechnik bei der Beseitigung kleiner Weltraumtrümmer spielt. Das Projekt definierte eine globale Architektur für die Überwachung, Identifizierung und Nachverfolgung mit einem bodengestützten Laserschutzsystem.

Die Wissenschaftler definierten eine Technologie-Roadmap für das Lasersystem, das den Weltraummüll aus der Umlaufbahn entfernen soll, was den Hauptteil des Müllbeseitigungskonzepts darstellt. Im Wesentlichen schiebt der Laserimpuls durch Oberflächenabtragung den Weltraummüll etwas an. So soll sein Kurs geändert, um Kollisionen zu vermeiden, und gleichzeitig der Beginn des Prozesses des atmosphärischen Wiedereintritts (Desorbitation) in Gang gebracht werden.

CLEANSPACE führte auf technischer Ebene innovative Konzepte ein. Die Forscher untersuchten die Wechselwirkung zwischen Laser und Materie in einem Vakuum und demonstrierten die kohärente Kopplung von Laserstrahlen mittlerer Energie. Überdies führten sie die Eignung der Keramiktechnologie zur Entwicklung großer Proben mit komplexer Form und Leuchtdotierstoffverteilung vor.

Es wurde eine internationale Einrichtung vorgeschlagen, um eine dauerhafte internationale Unterstützung und einen reibungslosen Ablauf der Weltraummüllbeseitigung zu gewährleisten. Man entwickelte Simulationsinstrumente, welche die Änderung der Flugbahn für den Einmaldurchlauf vorhersagen.

Im Rahmen des Projekts führte man vier Experimente durch. Eines lief unter der Bezeichnung "Debris Tracking Mock-up" (Weltraummüll-Nachverfolgungsmodell), eines zeigte den Schub durch Laserablation, ein weiteres beinhaltete einen Scheibenlaser und das letzte demonstrierte die kohärente Kopplung von neun Lasern.

Die CLEANSPACE-Roadmap zur Entwicklung eines lasergestützten Weltraummüllbeseitigungssystems soll dazu beitragen, EU-Werte im Weltraum vor Kollisionen zu schützen. Perspektivisch betrachtet könnte sie sogar die Fortsetzung von Weltraummissionen ermöglichen, sonst aufgrund des zunehmenden Mülls unmöglich geworden wären.