Während seiner Arbeit am NASA Johnson Space Center in den 1970er Jahren sagte der Astrophysiker Donald Kessler voraus, dass Kollisionen zwischen Weltraummüll mit zunehmender Dichte von Weltraummüll in der Umlaufbahn um die Erde immer häufiger auftreten würden, was zu einem Kaskadeneffekt führen würde. Seit 2005 folgt die Menge der Trümmer im Orbit einer exponentiellen Wachstumskurve, was Kesslers Vorhersage bestätigt.
Angesichts der Tatsache, dass sich das Problem in den kommenden Jahren nur noch verschlimmern wird, besteht eine wachsende Nachfrage nach Technologien, mit denen Weltraummüll entfernt werden kann. Nach einem wettbewerbsorientierten Prozess hat die ESA kürzlich das Schweizer Startup ClearSpace Today beauftragt, die weltweit erste Weltraummission zur Beseitigung von Trümmern zu schaffen. Diese Mission, bekannt als ClearSpace-1, wird voraussichtlich bis 2025 starten und den Weg für weitere Missionen zur Entfernung von Trümmern ebnen.
Derzeit befinden sich schätzungsweise 29.000 Teile von Weltraummüll im Orbit, die ein ernstes Kollisionsrisiko mit Satelliten und Weltraummissionen darstellen. Dies sind jedoch nur die Objekte mit einem Durchmesser von mehr als 10 cm. Darüber hinaus gibt es rund 750.000 Objekte mit einer Größe von 1 mm bis 1 cm und weitere 166 Millionen Objekte mit einem Durchmesser zwischen 1 und 10 cm.
Um Lösungen für dieses Problem zu finden, kam ein Team erfahrener Weltraummüllforscher der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) zusammen, um ClearSpace Today zu starten. Auf dem jüngsten ESA-Ministerrat (Space19 +), der Ende November in Sevilla, Spanien, stattfand, einigten sich die Minister darauf, einen Dienstleistungsauftrag an einen kommerziellen Anbieter zu vergeben, um ein inaktives Objekt der ESA sicher aus LEO zu entfernen.
Mit Unterstützung des neuen ESA-Programms für Weltraumsicherheit soll diese Initiative einen Beitrag zur Säuberung des Orbitalraums leisten. Gleichzeitig soll es als Demonstrator fungieren, der die notwendigen Technologien zur Entfernung von Schmutz validiert. Wie Luisa Innocenti, Leiterin der ESA-Initiative für sauberen Raum, erklärte:
„NASA- und ESA-Studien zeigen, dass die einzige Möglichkeit zur Stabilisierung der Orbitalumgebung darin besteht, große Trümmer aktiv zu entfernen. Dementsprechend werden wir unsere Entwicklung wesentlicher Leit-, Navigations- und Steuerungstechnologien sowie Rendezvous- und Erfassungsmethoden durch ein neues Projekt namens Active Debris Removal / In-Orbit Servicing - ADRIOS - fortsetzen. Die Ergebnisse werden auf ClearSpace-1 angewendet. Diese neue Mission, die von einem ESA-Projektteam umgesetzt wird, ermöglicht es uns, diese Technologien zu demonstrieren und eine Weltneuheit in diesem Prozess zu erreichen. “
Sobald es sich in der Umlaufbahn befindet, trifft sich der ClearSpace-1-Chaser mit der oberen Stufe eines VEga-Sekundärnutzlastadapters (VESPA), der sich derzeit in einer Umlaufbahn von 800 km x 660 km Höhe befindet. Diese Trümmer resultierten aus dem zweiten Flug des Vega-Trägers, der 2013 stattfand und den Proba-V-Satelliten der ESA in die Umlaufbahn brachte, sowie aus den ersten Satelliten Vietnams und Estlands.
Dieses Ziel ist aus mehreren Gründen ein ideales Thema. Neben einer Masse von 100 kg (220 lbs) - vergleichbar mit der eines nicht mehr existierenden Satelliten - erleichtert seine relativ einfache Form und robuste Konstruktion das Erfassen und Bewegen. Daher ist diese VESPA-Oberstufe ein guter Testfall, bevor versucht wird, größere, anspruchsvollere Trümmerstücke (oder mehrere Stücke) einzufangen.
Bevor sich die ClearSpace-1-Mission mit ihrem Ziel trifft, wird sie zur Inbetriebnahme und für kritische Tests in eine niedrigere Umlaufbahn von 500 km (mi) gebracht. Nach Abschluss des Vorgangs wird der Jäger in seine Zielbahn gebracht und unter Aufsicht der ESA mit vier Roboterarmen die VESPA erfasst. Beide werden dann desorbiert, um in der Atmosphäre zu verbrennen. Wie Luc Piguet, der Gründer und CEO von ClearSpace, erklärte:
„Dies ist der richtige Zeitpunkt für eine solche Mission. Das Thema Weltraummüll ist dringlicher als je zuvor. Heute haben wir fast 2000 lebende Satelliten im Weltraum und mehr als 3000 ausgefallene. Und in den kommenden Jahren wird die Anzahl der Satelliten um eine Größenordnung zunehmen, wobei mehrere Megakonstellationen aus Hunderten oder sogar Tausenden von Satelliten für die Erdumlaufbahn geplant sind, um Telekommunikations- und Überwachungsdienste mit großer Reichweite und geringer Latenz bereitzustellen. Es ist klar, dass ein „Abschleppwagen“ ausgefallene Satelliten aus dieser stark frequentierten Region entfernen muss. “
Diese Entscheidung ist Teil des bislang ehrgeizigsten Plans für die Zukunft der ESA und des europäischen Raumfahrtsektors. Auf dem diesjährigen Ministerrat hat sich die ESA verpflichtet, die Mittel für weltraumbezogene Forschung und Erforschung zum ersten Mal seit 25 Jahren deutlich aufzustocken.
Dazu gehört der erste Gravitationswellendetektor im Weltraum - die Laserinterferometer-Weltraumantenne (LISA) -, die die Mission Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics (Athena) bei der Untersuchung eines Schwarzen Lochs begleitet. Aus offensichtlichen Gründen nimmt der Umgang mit Weltraummüll einen besonderen Platz in den Zukunftsplänen der Raumfahrtagenturen ein.
Als einer der Hauptverfolger von Weltraummüll sollte das Engagement der ESA für Minderungs- und Aufräumstrategien keine Überraschung sein.
"Stellen Sie sich vor, wie gefährlich das Segeln auf hoher See wäre, wenn alle jemals in der Geschichte verlorenen Schiffe immer noch auf dem Wasser treiben würden", sagte ESA-Generaldirektor Jan Wörner. „Das ist die aktuelle Situation im Orbit und es darf nicht weitergehen. Die Mitgliedstaaten der ESA haben diese neue Mission nachdrücklich unterstützt, die auch den Weg für wichtige neue kommerzielle Dienstleistungen in der Zukunft weist. “
