Der Erdorbit ist nur vermeintlich groß und weit. In Wirklichkeit ist er ziemlich voll. Tausende Satelliten ziehen ihre Bahnen um die Erde, mit steigender Tendenz. Sind sie defekt, verbleiben sie funktionslos im All bis sie verglühen oder auf dem sogenannten Friedhofsorbit geparkt werden. An Lösungen, um solche Satelliten aus den überfüllten Umlaufbahnen zu bergen, fehlt es bislang.
Die Deutsche Orbitale Servicing Mission (DEOS) soll hier Abhilfe schaffen. Das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft– und Raumfahrt (DLR) will mittels der DEOS-Mission beweisen, dass unkontrollierbare Satelliten sicher angeflogen und eingefangen werden können. LIDAR steht für Light Detecting and Ranging, und wird beispielsweise auch in der Luftfahrtforschung angewandt, um vorausliegende Luftströmungen zu erfassen.
Erste Laser-basierte Dockingsysteme erfolgreich
Um sich einem defekten Satelliten zu nähern, braucht man jedoch zuverlässige Sensorik. Im Projekt LiQuaRD (3D-LIDAR Pre-Qualifikation für Rendezvous und Docking) wurde ein LIDAR-Sensor entwickelt, der das Potenzial hat, anspruchsvolle Rendezvous- und sogar bildgebende Aufgaben im Orbit zu übernehmen.
Das LIDAR-System soll als Sensor in DEOS eingesetzt werden. Dieser Sensor der neuesten Generation wird erstmals bei dem ISS-Versorgungsflug des europäischen Raumfrachters "ATV-5 George Lemaître" als Experiment zum Einsatz kommen – ein Meilenstein für deutsche Technologie in zukünftigen Raumfahrtmissionen insbesondere für die DEOS-Mission.
Steuerlos taumeln defekte Satelliten auf ihren Bahnen im erdnahen Weltraum. Damit sich der DEOS-Reparatursatellit problemlos auch diesen unkontrollierbaren Objekten nähern kann, muss er mit solchen leistungsfähigen Sensoren ausgestattet werden. Zwar waren bisher bereits 19 dieser laserbasierten Systeme (RVS – Rendezvous- und Dockingsensor der Jena-Optronik) im All erfolgreich. Für die DEOS-Mission müssen diese Rendezvous- und Docking-Sensoren allerdings weiterentwickelt werden, damit auch unkontrollierbare Ziele erfasst werden können.
LiQuaRD – Flexibler Sensor erfasst Satelliten auf 1.000 Meter
Die in LiQuaRD entwickelten Bauteile bilden einen wesentlichen Teil des 3D-LIDAR-Sensors, der seinen Erstflug als Experiment im Zuge des fünften und letzten Flugs des europäischen Raumfrachters ATV-5 zur Internationalen Raumstation ISS antritt. Das DLR Raumfahrtmanagement hat die deutsche Firma Jena-Optronik im Rahmen des LiQuaRD-Projektes beauftragt, einen Laser-Sensor der neuesten Generation für die DEOS-Mission zu entwickeln.
Dafür wurde in Jena ein scannender 3D-LIDAR-Sensor aufgebaut, der im DEOS-Szenario einen taumelnden Zielsatelliten auf einer Entfernung von über 1.000 Metern erfassen und 3D-Daten für einen automatischen Annährungsvorgang zur Verfügung stellen soll. Der neue hochgenaue 3D-LIDAR ist kleiner und leichter als alle bisher gebauten Laser-Sensoren. Zudem kann er auf größere Entfernung und durch eine adaptive Gesichtsfeldanpassung auch flexibler eingesetzt werden. Er bestimmt die Entfernung zu einem Ziel, indem er die Lichtlaufzeit misst und dreidimensional erfasst.
Laser-Sensor für DEOS bei ATV-5-Flug zur ISS qualifiziert
Der Einsatz auf dem ATV-5 ist ein wichtiger Meilenstein, um den Sensor wie geplant auf der DEOS-Mission einsetzen zu können. Der Flug dient als Qualifikationsschritt, der wesentlichen Bauteile überprüft. Der Test zeigt aber auch, dass der LIDAR bei einem zukünftigen internationalen Einsatz und bei kommerziellen Raumflügen zum Einsatz kommen kann. Der Sensor wird zudem während des Anflugs zudem 3D-Bilder der Internationalen Raumstation aufnehmen.
"Das LiQuaRD-System ist deutsche High-Tech aus Thüringen. Durch den Mitflug auf ATV-5 demonstriert der Sensor erfolgreiches Andocken an die ISS. Damit ist er für zukünftige Missionen qualifiziert und wir gehen den nächsten Schritt. Dieser wird der Einsatz auf der großen deutschen Robotik-Mission DEOS sein", betont Dr. Gerd Gruppe, DLR-Vorstand zuständig für das Raumfahrtmanagement.
