Neue Erkenntnisse der NASA über Trümmer in der Umlaufbahn und mögliche Lösungen

Neue Datenanalysen deuten darauf hin, dass die NASA und ihre Partner über kostengünstigere Methoden zur Bewältigung des wachsenden Problems von Trümmern in der Umlaufbahn verfügen könnten als bisher angenommen.

Ein neuer Bericht des NASA-Büros für Technologie, Politik und Strategie liefert der Führung der Agentur neue Erkenntnisse darüber, wie die von Trümmern in der Umlaufbahn ausgehenden Risiken gemessen werden können.

„Die wachsende Aktivität in der Erdumlaufbahn hat uns alles gebracht, von schnellerer terrestrischer Kommunikation bis hin zu einem besseren Verständnis unseres sich verändernden Klimas“, sagte Charity Weeden, die das OTPS der NASA leitet. „Diese blühenden Möglichkeiten führen zu einem dichter bevölkerten Weltraumumfeld. Diese Studie ist Teil der Arbeit der NASA, unser Verständnis dieses Umfelds, wie in der kürzlich veröffentlichten Weltraum-Nachhaltigkeitsstrategie der NASA dargelegt, schnell zu verbessern, indem wir eine wirtschaftliche Perspektive auf dieses kritische Thema anwenden.“

Der Bericht „Cost and Benefit Analysis of Mitigating, Tracking, and Remediating Orbital Debris“ ist Phase 2 der Arbeit von OTPS zur Bewältigung der technischen und wirtschaftlichen Unsicherheiten im Zusammenhang mit Orbital Debris.

Der im Jahr 2023 veröffentlichte OTPS-Phase-1-Bericht lieferte erste Informationen für politische Entscheidungsträger, die nach Kosten-Nutzen-Analysen von Sanierungsmaßnahmen für Trümmer im Orbit suchten, einschließlich der Bewegung, Entfernung oder Wiederverwendung von Objekten. Der neue Bericht hat die Qualität der Schätzungen der Risiken verbessert, die von Trümmern in der Umlaufbahn für Raumfahrzeuge ausgehen. Diese neuen Schätzungen decken alles ab, von den größten Trümmern im Weltraum bis hin zu millimetergroßen Fragmenten. Der Bericht erweitert auch den Fokus der OTPS-Teams auf Maßnahmen, die die Entstehung neuer Trümmer eindämmen und vorhandene Trümmer verfolgen können.

„Diese Studie ermöglicht es uns, mit der Beantwortung der Frage zu beginnen: Was sind die kostengünstigsten Maßnahmen, die wir ergreifen können, um das wachsende Problem der Trümmer in der Umlaufbahn anzugehen?“ sagte NASA-Analyst Jericho Locke, der Hauptautor des Berichts. „Indem wir alles in Dollar messen, können wir die Abschirmung von Raumfahrzeugen zur Verfolgung kleinerer Trümmer oder die Entfernung von 50 großen Trümmerstücken zur Entfernung von 50.000 kleineren direkt vergleichen.“

Der neue OTPS-Bericht unterscheidet sich von früheren Studien zu Trümmern in der Umlaufbahn dadurch, dass er das von Weltraummüll ausgehende Risiko direkt schätzt und nicht auf Risikoindikatoren wie die Anzahl der Trümmerteile im Orbit zurückgreift. Darüber hinaus misst es die Risiken in Dollar – indem es die Kosten modelliert, die den Betreibern durch das Manövrieren von Raumfahrzeugen zur Vermeidung von Trümmern, durch die Bewältigung enger Annäherungen und durch Schäden oder Verluste aufgrund des Aufpralls von Trümmern entstehen würden. Die Studie simuliert, wie sich die Trümmerumgebung im Orbit über einen Zeitraum von 30 Jahren entwickeln wird.

Insgesamt vergleicht die Studie die Kosteneffizienz von mehr als 10 verschiedenen Maßnahmen, die ergriffen werden können, um das Risiko durch orbitale Trümmer zu verringern, wie z. B. Abschirmungen, die Verfolgung kleiner Trümmer oder die Sanierung großer Trümmer. Letztendlich hofft das Team, die Kosteneffizienz von Kombinationen verschiedener Maßnahmen, sogenannten Portfolios, bewerten zu können.

In der Analyse des Berichts werden gängige Maßnahmen, die die Weltraumgemeinschaft in der Vergangenheit als kostengünstige Methoden zur Unterstützung der Nachhaltigkeit im Weltraum erwogen hat, noch einmal untersucht. Beispielsweise geht der Bericht davon aus, dass einige Methoden zur Sanierung von Trümmern genauso wertvoll sein könnten wie die Beseitigung von Trümmern. Es wird außerdem davon ausgegangen, dass das schnelle Verlassen der Umlaufbahn stillgelegter Raumfahrzeuge eine kostengünstige Methode zur Risikominderung darstellt. Solche Erkenntnisse könnten den NASA-Führungskräften und der Weltraumgemeinschaft neue Überlegungen bei der Lösung des Problems von Trümmern in der Umlaufbahn liefern.

OTPS plant, den zur Erstellung der Studie verwendeten Forschungscode öffentlich zu veröffentlichen. Das Forschungsteam plant, seine Arbeit zum Verständnis von Trümmern in der Umlaufbahn und den verschiedenen Ansätzen dafür fortzusetzen und wird daran arbeiten, sein Wissen mit Interessenvertretern zu teilen.