Die Messung der Entfernung zu Satelliten und Weltraumschrott wird üblicherweise mit unterschiedlichen Lasern durchgeführt. Unter Verwendung eines Megahertz-Lasers konnten Grazer Wissenschafter die Stärken beider Systeme in einem Aufbau kombinieren und beide gemeinsam messen, berichtet das Team im Fachblatt "Nature Communications".

Rund 10.000 funktionstüchtige Satelliten umkreisen die Erde

Derzeit umkreisen rund 10.000 funktionstüchtige Satelliten die Erde, die wiederum von etwa 40.000 Weltraumschrottobjekten, die größer als zehn Zentimeter sind, gefährdet werden, teilte das Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) am Montag mit. Für Messungen zu Satelliten werde aktuell ein Laser eingesetzt, der eine Genauigkeit im Millimeter-Bereich ermöglicht. Messungen zu Weltraumschrott seien durch seine relativ geringe Leistung aber nicht möglich. Der Laser, der bei Weltraumschrott verwendet wird, weise bedingt durch eine längere Pulsdauer eine Messgenauigkeit von knapp unter einem Meter auf, was zwar die präzise Berechnung der Umlaufbahn von Weltraumschrott ermöglicht, aber keine millimetergenauen Messungen zu Satelliten.

Am vom IWF betriebenen Observatorium Lustbühel am östlichen Stadtrand von Graz dient nun ein Megahertz-Laser-Aufbau als Bindeglied. Eine neue Methode vereint laut den Angaben die Stärken beider Messmethoden bei gleichzeitig erhöhter Genauigkeit. Die Forschenden nutzten dazu einen Laser, der hohe Leistung und niedrige Pulsdauer kombiniert und somit die gemeinsame Vermessung von Satelliten und Weltraumschrott ermöglicht.

Aufrüstung auf Megahertz-fähiges System bringt Vorteile

Derzeit gebe es neben der Beobachtungsstation am Grazer Lustbühel rund 40 Laserstationen, von denen aber nur wenige Weltraumschrott vermessen könnten. Durch eine Aufrüstung auf ein Megahertz-fähiges System wäre dies im regulären Beobachtungsbetrieb möglich, ohne laufend Adaptierungen am System machen zu müssen, erklärte Erstautor und IWF-Gruppenleiter Michael Steindorfer in einer Aussendung.

Auch für störende atmosphärische Rückstreuungen des Lichts, die eine Unterteilung in eine Mess- und eine Sendephase bedingt und somit die Laserleistung auf rund die Hälfte reduziert, wurde in der Studie eine mögliche Lösung gefunden. Durch sogenannte bistatische Messungen, bei denen eine Laserstation aussendet und ein zweites räumlich getrenntes Teleskop das vom Weltraumschrott reflektierte Laserlicht empfängt, wird ab einem gewissen Abstand verhindert, dass atmosphärische Rückstreuungen in das Empfangsteleskop gelangen.

Dazu würde bereits ein Abstand von rund zehn Metern reichen, wie mithilfe eines zweiten Teleskops am Dach des Observatoriums nachgewiesen werden konnte. Den Ansatz, Sende- und Empfangsweg zu trennen, "erweitert das Potenzial der Messungen und ermöglicht die volle Laserleistung nutzen zu können", so Steindorfer im Gespräch mit der APA. Künftig könnten eine zentrale Station nur für das Senden zuständig sein und passive, über Mitteleuropa verteilte Stationen gleichzeitig empfangen.

Service - https://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-55777-8