Weltraumschrott, der eine Bedrohung für betriebsbereite Satelliten darstellt, wird nicht genau genug überwacht, haben Astronomen gewarnt.
Einige dieser Satelliten werden für grundlegende Dienste verwendet, einschließlich Kommunikation, Wetterüberwachung und Navigation.
Eine neue Studie legt nahe, dass mehr als 75 Prozent der entdeckten orbitalen Trümmer nicht mit bekannten Objekten in öffentlichen Satellitenkatalogen abgeglichen werden können.
Die Astronomen fordern regelmäßigere Tiefenuntersuchungen der Trümmer mit großen Teleskopen, um die Risiken für aktive Satelliten zu quantifizieren. Bei dieser Untersuchung wurde nach schwachen Trümmern gesucht – Objekte, die zu klein oder schlecht reflektierend sind, um regelmäßig überwacht und in öffentlich zugänglichen Katalogen erfasst zu werden.
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„Die aus unseren Vermessungsbildern extrahierten Lichtkurven zeigen, wie unterschiedlich diese Objekte sein können, sowohl in Bezug auf ihre physische Natur als auch auf ihre Haltung oder ihr Verhalten im Orbit“, sagte Hauptautor James Blake, Doktorand an der Abteilung der University of Warwick der Physik.
„Viele der schwachen, nicht katalogisierten Trümmer scheinen zu taumeln und zeigen erhebliche Helligkeitsschwankungen über das Beobachtungsfenster hinweg.
„Diese Art von Merkmalen kann uns viel über die Störkräfte sagen, die auf die Bewohner der geostationären Region wirken, aber auch deutlich machen, dass wir vorsichtiger sein müssen, wenn wir Annahmen über die Eigenschaften dieser Objekte treffen.
„Wir müssen die schwache Trümmerpopulation weiter untersuchen und mehr Daten sammeln, um besser zu verstehen, was da draußen ist.
„Es ist wichtig, dass wir die geostationäre Region wo immer möglich weiterhin mit großen Teleskopen beobachten, um ein vollständigeres Gefühl für die schwache Trümmerumgebung zu entwickeln.“
Die Forschung ist Teil von DebrisWatch, einer laufenden Zusammenarbeit zwischen der University of Warwick und dem Defense Science and Technology Laboratory (UK).
Es zielt darauf ab, Vermessungen der geosynchronen Region – der erdzentrierten Umlaufbahn – die in der Vergangenheit durchgeführt wurden, neu zu interpretieren.
Das US Strategic Command (USSTRATCOM) unterhält den vollständigsten öffentlichen Katalog von Weltraumobjekten, indem es sein globales Weltraumüberwachungsnetzwerk (SSN) nutzt, das über 30 bodengestützte Radargeräte und optische Teleskope sowie sechs Satelliten im Orbit umfasst.
Das SSN kann Objekte in großer Höhe bis zu einem Durchmesser von etwa einem Meter überwachen.
Forscher sagen, dass, obwohl bestimmte Bewohner der geosynchronen Region oft als stationär bezeichnet werden, Kollisionen immer noch mit relativen Geschwindigkeiten von Kilometern pro Sekunde auftreten können. Das bedeutet, dass selbst kleine Objekte einem aktiven Satelliten großen Schaden zufügen können.
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Bilder aus der Untersuchung wurden analysiert, um potenzielle Trümmerobjekte auszuwählen und ihre Helligkeit im Laufe der Zeit zu untersuchen.
Die resultierenden Lichtkurven enthalten Informationen über die Objekte selbst, einschließlich ihrer Form, Oberflächenbeschaffenheit und Lage, werden aber auch von anderen Faktoren wie Betrachtungsgeometrie und atmosphärischen Störungen beeinflusst.
Die Astronomen konzentrierten ihre Vermessung auf die geosynchrone Region, etwa 36.000 Kilometer über dem Äquator, wo Satelliten mit einer Periode umkreisen, die der Erdrotation entspricht.
Weit über der äußersten Schicht der Erdatmosphäre gibt es keine natürlichen Mechanismen, wie etwa den Bahnwiderstand, um den Bahnzerfall zu induzieren. Daher wird der in der Region erzeugte Schutt sehr lange dort verbleiben.
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Um schwache Trümmer aufzuspüren, nutzten die Astronomen das Isaac-Newton-Teleskop auf der Kanareninsel La Palma.
Sie fanden heraus, dass die Mehrzahl der entdeckten Orbitalspuren eine Helligkeit von etwa einem Meter oder weniger aufwiesen.
Mehr als 95 Prozent dieser schwachen Erkennungen stimmten nicht mit einem bekannten Objekt im USSTRATCOM-Katalog überein, da sie zu schwach sind, um regelmäßig und zuverlässig vom SSN überwacht zu werden.
Als die Forscher alle ihre Erkennungen einschlossen – einschließlich derer über und unter einem Meter – stimmten mehr als 75 % nicht überein.
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Künstliche Trümmer, die die Erde umkreisen, können aus einer Reihe von Gründen entstehen.
Die Satelliten selbst werden zu Trümmern, wenn sie das Ende ihrer Missionslebensdauer erreichen, verlassene Raketenkörper, nachdem sie ihre Nutzlasten erfolgreich gestartet haben, können nach vielen Jahren im Orbit explodieren oder auseinanderbrechen, und es kann zu Kollisionen zwischen umkreisenden Körpern kommen, die manchmal zu Tausenden neuer Fragmente führen .
Die Astronomen untersuchen nun Möglichkeiten, noch mehr Informationen aus den Vermessungsdaten zu extrahieren, indem sie simultane Beobachtungen verwenden, die mit einem zweiten, kleineren Instrument gemacht wurden.
Die neuesten Forschungsergebnisse werden in den Advances in Space Research veröffentlicht Tagebuch. Es wurde teilweise vom Science and Technology Facilities Council, einem Teil von UK Research and Innovation, finanziert und von der Royal Society unterstützt.