Interaktive 3D-Karte: Satelliten, Weltraummüll und Trümmer im Blick

Durch Jahrzehnte der Raumfahrt, die Platzierung von Satellitensystemen, den Aufbau von Raumstationen, das Aussenden von Messgeräten und nicht zuletzt die militärische sowie privatwirtschaftliche Nutzung des Erdorbits hat sich rund um die Erde ein ziemlich großes Netzwerk aus menschengemachten Objekten angesammelt. Einigen Quellen nach sollen es bereits über 500.000 sein – von kleinen Trümmerteilen über ausgediente Satelliten und Raketenstufen hin zu aktiven Satelliten und Messwerkzeugen. Da den Überblick zu behalten, das ist nicht so einfach – auf der interaktiven AstriaGraph-Webseite wird aber ein Versuch unternommen.

AstriaGraph – Projekt der University of Texas nutzt Big Data für Erdorbit-Darstellung

Ins Leben gerufen wurde die interaktive Webseite für die Beobachtung von Objekten im Erdorbit sowie der Berechnung von möglichen Zusammenstößen (oder anderen Interaktionen) von der Fakultät Aerospace Engineering and Engineering Mechanics der University of Texas unter der Leitung des Dozenten Dr. Moriba Jah. Allgemeine Informationen über die Fakultät, ihre Forschung sowie die einzelnen Projekte findet ihr mit diesem Link.

Genutzt werden für AstriaGraph verschiedenste Datenquellen, deren Informationen über Objekte im Erdorbit zusammengefasst und grafisch aufbereitet zur Verfügung gestellt werden. Es werden also die Bereiche Big Data und Analyse kombiniert, um eine wissenschaftliche sowie öffentlich zugängliche Beobachtung des Erdorbits zu ermöglichen. Zu den Datenquellen für das Projekt gehören: USSPACECOM, Planet, JSC Vimpel und SeeSat-L.

So könnt ihr das AstriaGraph-Webtool nutzen

Den größten Teil des Bildschirms nimmt auf der eingangs verlinkten Webseite mit dem interaktiven AstriaGraph-Werkzeug der Globus mit den um ihn herum angeordneten Punkten ein. Je nach Farbe haben die Punkte verschiedene Bedeutungen: Orange zeigt aktive Satelliten bzw. andere aktive Gebilde an, etwa die ISS; Blau zeigt inaktive Satelliten an; Lila zeigt Raketenstufen an; Grau zeigt Trümmer an; Pink zeigt nicht kategorisierten Weltraummüll an. 

Für die bessere Übersicht lassen sich die lila und grauen Punkte auch deaktivieren. Aktiviert man aber ihre Anzeige, dann zeigt sich, wie zugemüllt der Raum um den Planeten Erde eigentlich ist. Neben den erdnahen Orbits, die in der Standardansicht zu sehen sind, lohnt sich auch ein etwas heraus gezoomter Blick. Auf den folgenden Screenshots seht ihr die Erde bedeckt von grauen und andersfarbigen Punkten sowie drumherum eine riesige Ansammlung von aktiven und inaktiven Satelliten sowie Weltraumschrott.

In einer Such- und Menü-Maske links auf der Seite könnt ihr außerdem nach bestimmten Punkten suchen und / oder die Datenquelle, die Konstruktion, das Herkunftsland bzw. den Orbit bestimmen. Im letztgenannten Menü stehen dabei der Low Earth Orbit (LEO), der Medium Earth Orbit (MEO), der mit der Erdrotation synchronisierte, „stationäre“ Orbit (GSO / GEO) sowie der High Earth Orbit (HEO) zur Verfügung. 

Durch die Suche oder Auswahl bestimmter Punkte auf der interaktiven 3D-Karte werden die jeweiligen Informationen aufgerufen und rechts in einer Tabelle angezeigt. Weiterhin wird die Laufbahn um die Erde hervorgehoben. Auffällig sind auf der Karte überall die Reihen von sehr nahen orangenen Punkten – das sind übrigens die Starlink-Satelliten von SpaceX. Ähnlich werden wohl auch die Project-Kuiper-Satelliten von Amazon ab 2024 aussehen.

Geschwindigkeit einstellen, um die Flugbahnen zu verstehen

Erst ab einer bestimmten Zoomstufe wird bei der Nutzung von AstriaGraph deutlich, dass sich die einzelnen Punkte in Echtzeit bewegen. Unten links wird dafür die aktuelle UTC-Zeit angezeigt. Allerdings gibt es ein paar unscheinbare Schaltflächen rund um diese Zeitanzeige, die ihr nutzen könnt, um die Animation noch umfangreicher zu nutzen. So könnt ihr die quadratischen Flächen darunter verwenden, um die Animation rückwärts laufen zu lassen (links), anzuhalten (Mitte) oder wieder normal abzuspielen (rechts).

Die Umrandung der Zeitanzeige dient ebenfalls als interaktive Schaltfläche. Klickt ihr links der Zeitanzeige, dann wird die Animation verlangsamt. Das Limit liegt hier beim 0,001-fachen der Echtzeit-Geschwindigkeit. Klickt ihr weiter links, dann geht das Ganze in den Minusbereich und ihr beschleunigt die rückwärts laufende Animation. Das wird auch dadurch deutlich, dass das linke Quadrat unter der Zeitanzeige farblich hervorgehoben wird. 

Klickt ihr allerdings rechts der Zeitanzeige, dann könnt ihr die Animation beschleunigen. Das ist ab einer bestimmten Geschwindigkeit sehr eindrucksvoll, da sich alle Punkte auf ihrer eigenen Umlaufbahn um die Erde bewegen. Es ist erstaunlich, dass es nicht allenthalben zu Kollisionen kommt und nicht schon alle Satelliten pulverisiert wurden. Zumindest fühlt es sich beim Beobachten der animierten Karte so an.

Theoretisch sind Beschleunigungen bis 604.800x möglich, nach Ablauf der ganz unten angezeigten Zeitleiste wird die Animation aber angehalten. Bei mir hat für die Gesamtansicht 300x bis 600x gut funktioniert. Bewegungen sind aber bereits ab 5x in der Standard-Zoomstufe zu erkennen. Zoomt ihr nahe an ein bestimmtes erdnahes Objekt heran, dann seht ihr auch in Echtzeit (1x) eine Bewegung.

Weltraumschrott erklärt

Stellt euch vor, ihr seid im All und überall um euch herum schwirren nicht Sterne, sondern Trümmer. Das ist kein Science-Fiction-Szenario, sondern die harte Realität des Weltraumschrotts. Über 36.000 Objekte, die größer als 10 Zentimeter sind, kreisen unkontrolliert umher und stellen eine ernste Gefahr dar. Seit dem Beginn der Raumfahrt vor 65 Jahren haben wir über 6.200 Raketen gestartet und mehr als 13.600 Satelliten in den Orbit gebracht. Diese hinterlassen enorme Spuren.

Die Bemühungen zur Bekämpfung dieses Schrotts sind vielfältig: Die ESA hat ihr Space Safety Programm ausgebaut, nutzt neue Radarsysteme zur Erfassung und setzt Lasertechnologie ein, um die Bahnen von störenden Elementen zu korrigieren. Projekte wie Clearspace One zielen darauf ab, gefährliche Strukturen einzufangen und sicher zurückzuführen. Doch mit dem zunehmenden Start von Kleinsatelliten und Mega-Konstellationen steigt auch das Risiko neuer Kollisionen. Es ist ein Wettlauf gegen die Zeit, um den Weltraum sicher und nutzbar zu halten.

Innovative Technologien gegen Weltraumschrott

Die Vision von sauberen Umlaufbahnen ist näher als je zuvor, dank fortschrittlicher Technologien, die darauf abzielen, den Orbit von Weltraumschrott zu befreien. Hier sind einige der vielversprechenden Ansätze:

• Lasertechnologie: Diese fortschrittliche Technik ermöglicht es, die Bahnen von Trümmerteilen so zu verändern, dass sie entweder ausweichen können oder in die Atmosphäre eintreten, um dort sicher zu verglühen. Durch präzise Laserstrahlen wird ein neues Zeitalter der Raumfahrt sicherheit eingeleitet.
• Riesenkralle (Clearspace One): Ein ambitioniertes Projekt, das speziell entwickelt wurde, um Weltraumschrott einzufangen und sicher zur Erde zurückzuführen. Diese Missionen könnten dazu beitragen, gefährliche Objekte aus dem Weg zu räumen und Kollisionen zu vermeiden.
• Neue Radarsysteme: Durch die Entwicklung fortschrittlicher Radartechnologien wird die Überwachung und Erfassung von Objekten im Orbit verbessert, was eine präzisere Verfolgung von Weltraumschrott ermöglicht und die Sicherheit im Weltraum erhöht.
• Recycling-Verfahren: Eine innovative Überlegung ist die Nutzung von Weltraumschrott durch Recycling-Verfahren, um neue Strukturen im All zu errichten. Diese Idee steht noch am Anfang, zeigt aber das Potenzial für nachhaltige Raumfahrt.
• Weltraumschrott-Staubsauger: Eine weitere Idee ist die Entwicklung von Technologien, die wie ein Staubsauger funktionieren, um Weltraumschrott einzusammeln und zu beseitigen. Diese könnten eine effektive Lösung für das stetig wachsende Problem darstellen.

Diese Technologien sind noch in der Entwicklung oder Planungsphase, aber ihr Potenzial, unsere Umlaufbahnen sicherer und sauberer zu machen, ist unbestreitbar. Die Herausforderungen, die es zu überwinden gilt, sind zwar nicht unerheblich, doch der Einsatz und das Engagement der internationalen Raumfahrtgemeinschaft lassen auf eine positive Zukunft hoffen.

Globale Zusammenarbeit: Schlüssel zur Lösung des Weltraummüll-Problems

Die internationale Kooperation spielt eine entscheidende Rolle bei der Bekämpfung von Weltraumschrott. Projekte und Programme wie das Space Safety Programm der ESA und Initiativen der Internationalen Fernmeldeunion zeigen, wie wichtig die Zusammenarbeit über Grenzen hinweg ist. Diese Organisationen arbeiten an Richtlinien, Technologien und Strategien, um das Problem gemeinsam anzugehen.

Technologische Fortschritte

Dank technologischer Innovationen wie Lasertechnologie, die Riesenkralle (Clearspace One), und verbesserten Radarsystemen, werden neue Möglichkeiten zur Verfolgung, Vermeidung und Beseitigung von Weltraumschrott eröffnet. Diese Techniken erlauben präzisere Eingriffe im Orbit und die Entwicklung nachhaltiger Lösungen zur Reduzierung des Risikos durch Weltraumschrott.

Recycling und Nachhaltigkeit

Die Idee des Weltraumschrott-Recyclings, einschließlich der faszinierenden Vision, aus Schrott neue Planeten zu formen, spiegelt das Streben nach Nachhaltigkeit in der Raumfahrt wider. Diese Konzepte sind noch in den Anfängen, haben aber das Potenzial, die Art und Weise, wie wir mit den Ressourcen im All umgehen, grundlegend zu verändern.

Herausforderungen und Lösungsansätze

Die Beseitigung von Weltraumschrott ist eine komplexe Aufgabe, die technische, finanzielle und regulatorische Herausforderungen mit sich bringt. Die Entwicklung effektiver Lösungen erfordert globale Standards, internationale Zusammenarbeit und stetige technische Innovationen, um den Weltraum für zukünftige Generationen sicher und zugänglich zu machen.

Johannes Domke

Johannes hat nach dem Abitur eine Ausbildung zum Wirtschaftsassistenten in der Fachrichtung Fremdsprachen absolviert. Danach hat er sich aber für das Recherchieren und Schreiben entschieden, woraus seine Selbstständigkeit hervorging. Seit mehreren Jahren arbeitet er nun u. a. für Sir Apfelot. Seine Artikel beinhalten Produktvorstellungen, News, Anleitungen, Videospiele, Konsolen und einiges mehr. Apple Keynotes verfolgt er live per Stream.