GERMANY / LONDON (IT BOLTWISE) – Über 1,2 Millionen Trümmerteile größer als 1 Zentimeter kreisen laut Schätzungen in der Erdatmosphäre-Umgebung und gefährden funktionsfähige Satelliten. Forschende setzen dabei auf unorthodoxe Ideen, von geckoartigen Haftflächen über Roboter-Tentakel bis zu Laser-Patrouillen. Ergänzend wird mit Harpunen, die gezielt einstechen, und elektrodynamischen Seilen gearbeitet, die neue Satelliten später „zurückziehen“. Was heute noch wie Science-Fiction wirkt, zeigt eine typische Ingenieur-Realität: Jedes Konzept löst ein anderes Problem in der Kaskade aus Trefferrisiko, Bedienbarkeit und Wieder-Entry.
Die Zahl klingt schon für sich genommen nach einem Warnsignal: Laut der im Text genannten Schätzung befinden sich rund 1,2 Millionen Bruchstücke größer als 1 cm in einer Umlaufbahn um die Erde. Selbst einzelne Treffer können dabei nicht nur Sensoren oder Antennen beschädigen, sondern auch teure Satelliten dauerhaft aus dem Betrieb bringen. Genau an dieser Stelle setzt die Diskussion über die Entsorgung von Weltraumschrott an: Viele Trümmer wurden ursprünglich für Missionen gebaut und nie dafür, später „eingesammelt“ zu werden. Dadurch bleibt das Andocken, Greifen und kontrollierte Entfernen zu einer der schwierigsten Aufgaben für jede Cleanup-Strategie.
Ein besonders anschaulicher Ansatz kommt aus Deutschland und orientiert sich an der Haftung von Geckofüßen. Hintergrund sind van-der-Waals-Kräfte: sehr schwache Wechselwirkungen zwischen Atomen auf molekularer Ebene. Das Konzept sieht vor, einen Satelliten mit einer Oberfläche zu versehen, die mit einem gecko-inspirierten synthetischen Material beschichtet ist. Diese Beschichtung soll an vorbeifliegenden Trümmerteilen „kleben“, ohne dass ein harter mechanischer Kontakt oder ein klassisches Andockmanöver nötig wäre. Alternativ kann das klebrige Material auch an einer Leine befestigt werden, die wie eine Art „Beutefalle“ ausgestreckt wird, bevor das Objekt anschließend wieder in die Erdatmosphäre gezogen wird, wo es beim Wiedereintritt verglühen soll.
Wo Haftung in erster Linie das Problem der frühen Kontaktaufnahme adressiert, zielen mechanische Greifer auf die Kontrolle nach dem Kontakt. Mehrere Teams haben deshalb bereits Roboterarme, Greifer oder Tentakel vorgeschlagen. Im Text wird als konkretes Beispiel die Entwicklung eines 500-kg-Raumschiffs der Europäischen Weltraumorganisation genannt, das vier tentakelartige Roboterglieder tragen soll. Die Mission hat als Ziel die Bergung eines ausgedienten Satelliten namens PROBA-1, der Start ist für 2029 vorgesehen. Technisch ist dabei nicht nur entscheidend, dass die Greifmechanik in einer schwer vorhersagbaren Umgebung funktioniert; ebenso wichtig ist, dass der Greifer das Objekt so erfasst, dass sich Bahnparameter und Drehmoment nicht unkontrolliert verändern.
Noch direkter wird es bei Harpunen. Die Idee: Ein Satellit schießt mit einer Harpune, die mit 20 Metern pro Sekunde aus dem System herauszielt, in den Schrott und „spießt“ ihn auf. Der Text nennt einen Prototyp-Test, der von Forschenden an der University of Surrey durchgeführt wurde: In einem Orbitalversuch wurde dabei ein Zielobjekt erfolgreich „geharpuned“, auch wenn Harpunen bislang noch nicht in realen Capture-Vorgängen für echten Weltraumschrott eingesetzt wurden. Für die Praxis sind hier vor allem zwei Aspekte relevant: Erstens muss die Zielerfassung präzise genug sein, um den Treffer nicht in eine gefährliche Fehlrichtung zu verwandeln. Zweitens darf die mechanische Belastung nicht dazu führen, dass der Schrott statt eines einzelnen „Objekts“ in mehrere Fragmente zerlegt wird.
Daneben stehen Energie- und Bahnumlenkungsansätze, die ohne aktives Andocken auskommen. Laser-Konzepte werden im Text gleich in zwei Richtungen beschrieben: 2015 wurde in Japan vorgeschlagen, einen 500.000-Watt-Laser auf einem Satelliten zu installieren, um Teile der Low-Earth-Orbit-Region gezielt abzuschranken und in kleinere Fragmente zu überführen, die dann schneller in Richtung Erde zurückfallen. Der Gegenentwurf aus einem früheren NASA-Konzept von 2011 setzt stärker auf eine „Umgehungslogik“: Ein Laser auf der Erde soll Schrott aus dem Weg räumen, damit arbeitende Satelliten nicht durch Bahnkonflikte getroffen werden. Ergänzend taucht das Thema „abschließend ziehen“ als Gedanke beim Space-Lasso auf: Die japanische Raumfahrtbehörde arbeitet demnach an einem elektrodynamischen Tether, bei dem ein leitfähiges Kabel von 700 m Länge nach dem Ende der Mission ausgewickelt und dann vom Magnetfeld der Erde eingefangen wird, wodurch das System in Richtung Wiedereintritt mitgenommen werden soll.
Für Unternehmen und Projektteams ist die zentrale Erkenntnis weniger, welches dieser Konzepte „am coolsten“ wirkt, sondern wie gut sie in den realen Betriebsfall passen. Haftmaterial und mechanische Greifer unterscheiden sich etwa stark darin, wie sie auf Oberflächenzustände reagieren: Rauheit, Beschichtungen, Fragmentgeometrien und relative Geschwindigkeiten bestimmen, ob Kontakt stabil bleibt oder ob ein Objekt wieder herausrutscht. Harpunen und Laser dagegen hängen besonders an der Sensorik und an der Fähigkeit, Bahn- und Zielunsicherheiten in Echtzeit zu kompensieren. Und beim elektrodynamischen Seil spielt die Systemarchitektur eine Rolle: Das Prinzip funktioniert am saubersten, wenn es bereits beim Design neuer Satelliten berücksichtigt wird. Genau deswegen könnten die nächsten Jahre eher von Mischstrategien geprägt sein, bei denen unterschiedliche Technologien für unterschiedliche Kategorien von Trümmern eingesetzt werden, statt eine einzige Methode für alles zu erwarten.
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