24.09.2018

Meteoroiden oder Weltraumschrott?

Schadensanalyse am Columbus-Modul der ISS zeigt Risiko durch Einschläge unterschiedlicher Teilchen.

Welche Schäden haben Meteoroiden und Weltraum­müll am Columbus-Modul, dem Forschungs­labor der Intern­ationalen Raumstation (ISS), hinterlassen? Und welche Rück­schlüsse lassen sich daraus für den Teilchen­fluss im Weltall ziehen? In einem mehr­stündigen Einsatz hat in der vergangenen Nacht ein Roboter­arm eine Kamera an der Außen­hülle des Columbus-Moduls entlang­geführt. Ein weiterer Einsatz ist in einigen Wochen geplant. Die große Ober­fläche des Columbus-Moduls und die lange Flug­dauer im Welt­raum bieten eine einzig­artige Gelegenheit, den Einfluss der Weltraum­umgebung zu studieren.

Abb.: Einschlagkrater auf einem Sonnenpaneel des Hubble-Weltraum­teleskops (Bild: ESA)

Einer der Hauptinitiatoren dieser Studie ist Gerhard Drolshagen aus der Abteilung medizinische Strahlen­physik und Weltraum­umgebung der Universität Oldenburg. Beteiligt sind zudem Forscher der ESA, der Universität Braun­schweig, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raum­fahrt und des Ernst-Mach-Instituts in Freiburg. Verantwortlich für den Roboter­einsatz sind die Weltraum­organisationen ESA und NASA.

Seit mehr als zehn Jahren kreist das größten­teils in Bremen entwickelte und gefertigte Forschungs­labor Columbus als Teil der ISS in knapp 400 Kilometern Höhe über der Erde. Dort ist es stetig kleinen Teilchen ausgesetzt, die auf die Außen­haut treffen. Das sind beispiels­weise Meteoroiden – kleine Staub­körnchen, die die Erd­bevölkerung manchmal als Stern­schnuppen zu sehen bekommt. Kollidieren sie mit der Oberfläche der ISS, entstehen sichtbare Krater. Größere Partikel können sogar Löcher in der Außen­hülle verursachen. „Uns interessieren insbesondere die Anzahl und die Größe der Krater“, erklärt Björn Poppe, Leiter der Abteilung medizinische Strahlen­physik und Weltraum­umgebung.

Auf Grundlage dieser Daten können die Forscher ausrechnen, wie vielen Einschlägen das Columbus-Modul pro Jahr durch­schnittlich ausgesetzt ist. Der Roboter­einsatz liefert aber noch weitere Informationen: Die Kamera wird die Oberfläche des Moduls in Flug­richtung der ISS und in Richtung des Zenits erfassen. Je nachdem, auf welcher dieser beiden Achsen die Einschläge zu finden sind, können die Forscher zwischen natürlichen Meteoroiden und menschen­gemachten Objekten – in der Regel Welt­raum­schrott – unter­scheiden. Auf Ober­flächen in Richtung Zenit erwarten die Forscher fast nur Einschläge von Meteoroiden, in Flug­richtung hingegen von beiden Verursachern. „Dies erlaubt uns, genauere Aussagen über die Gefährdung durch diese Teilchen im Welt­raum zu machen“, sagt Gerhard Drolshagen.

Darüber hinaus streben die Physiker auch einen theoretischen Erkenntnis­gewinn an. „Wir gehen davon aus, dass wir auf Grundlage der Kamerabilder neue Modelle des Teilchen­flusses im Orbit entwickeln können“, ergänzt Poppe. „Das wird helfen, in der Zukunft genauere Risiko­analysen für Satelliten zu machen und geeignete Schutz­schilde zu entwickeln.“ Die Olden­burger Wissenschaftler messen Teilchen­flüsse bereits seit Jahren mit verschiedenen Methoden – sie betreiben beispielsweise Kamera­systeme an Teleskopen, werten Daten von Satelliten aus und verwenden akustische Sensoren und ähnliche Geräte.

U. Oldenburg / DE

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