Rund 460 Kilometer: Das entspricht in etwa der Entfernung von München nach Köln. In ungefähr dieser Entfernung über dem Erdboden fand im November 2021 der Abschuss des russischen Satelliten Zelina-D statt. Mit einer Abfangrakete hatte Russland einen ausgedienten Satelliten abgeschossen und damit für Weltraumschrott gesorgt, der noch über Jahre hinweg Folgen haben wird.

Hintergrund: Satelliten sind für die Informations- und Führungsfähigkeit eines Landes unerlässlich, ohne sie werden die Kommunikation und Navigation stark eingeschränkt. Die Universität der Bundeswehr München ist führend in der Weltraum- und Satellitenforschung. Das Forschungsprojekt Seranis an der Bundeswehr-Uni bereitet aktuell eine eigene Kleinsatellitenmission vor und entwickelt dabei auch neue Technologien zum Schutz von Satelliten.

Dass Trümmerteile des rund 40 Jahre alten russischen Satelliten die Erde erreichen, ist quasi ausgeschlossen. Nur Teile mit einem Gewicht von mehreren hundert Kilogramm würden nicht vollständig in der Atmosphäre verglühen und den Boden erreichen. Bei Satelliten ist das meist nicht der Fall. Viel problematischer sind hingegen die Trümmerteile, die unkontrolliert um die Erde kreisen - der sogenannte Weltraumschrott. Sie gefährden die zivile, kommerzielle und militärische Raumfahrt enorm.

Kettenreaktionen von Kollisionen

„Kettenreaktionen von Kollisionen können auch größere Trümmerteile hervorbringen, die dann durchaus eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen“, so Andreas Knopp, der das Seranis-Projekt leitet. In ein paar Jahren dürften die Trümmerteile auch die Umlaufbahn der ISS kreuzen. Ob sie eine echte Gefahr darstellen werden, bleibt abzuwarten. Schon jetzt hat der Abschuss aber zu einem kurzzeitigen Aussetzen der Forschungsarbeiten auf der Raumstation geführt.

Einen Satelliten überhaupt mit einer Abfangrakete zu treffen ist eine enorme Herausforderung: Satelliten fliegen, je nach Orbit, mit 20 000 bis 30 000 km/h um die Erde. Eine Abschussrakete kreuzt die Flugbahn das Satelliten genau an dem Moment, an dem sich der Satellit an dieser Stelle befindet. Ist die Abschussrakete etwas zu früh oder zu spät dort, verfehlt sie ihr Ziel. Eine große Sprengladung ist dazu nicht unbedingt erforderlich. Alleine durch die kinetische Energie, die bei diesen Geschwindigkeiten vorliegt, zerbricht ein Satellit in tausende von Teilen.

Vom Boden aus wird die ungefähre Flugbahn des Satelliten erfasst und in die Hochleistungscomputer der Angriffsrakete einprogrammiert. Sobald die Rakete den Satelliten im Visier hat, übernimmt sie die Feinjustierung und letztendlich den Abschuss eigenständig – in einem Bruchteil einer Sekunde. Ein Land, das dazu in der Lage ist, demonstriert militärische Stärke.

Vergleichbar dem Wettrüsten im Kalten Krieg

Das Problem: Es motiviert andere Staaten dazu, ihre Fähigkeiten ebenfalls zu demonstrieren. Ein Wettdemonstrieren im All ist vergleichbar dem Wettrüsten im Kalten Krieg – nur, dass bei jedem Abschuss weiterer Weltraumschrott entsteht.
Allerdings: Es gäbe deutlich ungefährlichere Alternativen, um seine Weltraumkompetenz zu demonstrieren – beispielsweise Inspektionssatelliten, die bis auf wenige Meter an andere Satelliten heranfliegen und diese beobachten.
Ohne ausreichend lange Vorwarnzeiten sind Satelliten nicht in der Lage, Ausweichmanöver zu fliegen. Daher zielen aktuelle Forschungsarbeiten darauf ab, Angriffe auf Satelliten rechtzeitig zu erkennen.

Das Münchner Team erforscht und entwickelt für die Seranis-Satellitenmission ein solches System. Angriffsraketen senden sehr starke Infrarotwellen aus, die man mit unseren Technologien frühzeitig erkennen kann. Allerdings ist der Handlungsspielraum für Satelliten begrenzt. Zwar können und müssen Satelliten regelmäßig ihre Flugbahn anpassen – beispielsweise um einen zu frühen Wiedereintritt in die Erdatmosphäre zu vermeiden – doch diese Manöver sind gut durchgeplant und werden treibstoffeffizient durchgeführt. Ein kurzes und schnelles Ausweichmanöver bedeutet einen enorm hohen Verbrauch von Treibstoff, den Satelliten oft nicht haben.

Beim Start und der Kalkulation der Gesamtlast zählt jedes Gramm. Zum anderen würde es Satelliten möglicherweise aus ihrem Orbit bringen. Im Zweifel würde also ein nicht mehr kontrollierbarer und unbrauchbarer Satellit außerhalb der eigentlichen Umlaufbahn fliegen. Abgesehen davon müssten Satelliten für solche Manöver speziell ausgerüstet sein. (Michael Brauns)