Ein internationales Konsortium entwickelt eine Ionenstrahlmethode zur sicheren Entfernung von Trümmern aus der Erdumlaufbahn. Der Ionenstrahl soll unkontrollierte Objektbewegungen stoppen und deren Verlagerung ermöglichen. Universität Kiel empfängt €639.000 Euro im Rahmen des EU-Projekts ALBATOR.
Weltraummüll ist eine der größten Herausforderungen für den sicheren Betrieb von Satelliten und zukünftigen Raketenstarts, da diese durch Trümmer beschädigt werden können. Die Zahl der Fragmente im Weltraum wächst stetig – Schätzungen zufolge gibt es mehr als 36.000 Objekte größer als 10 Zentimeter und mehr als 130 Millionen Stücke kleiner als 1 Zentimeter. Weltweit wird daher eine Reihe von Ablagerungsmethoden erforscht – von kontaktbasierten Systemen bis hin zu kontaktlosen Ansätzen. Kontaktlösungen gelten als besonders komplex, da sich Fragmente unvorhersehbar bewegen und die Systeme bei der direkten Erfassung leicht beschädigt werden können.
Forscher setzen auf einen kontaktlosen Ansatz
Im EU-Projekt ALBATOR verfolgen neben der CAU der Universität Kiel vier weitere Partner – die Justus Liebig Universität Gießen, die Universidad Carlos III de Madrid (Spanien) und die Unternehmen NorthStar Earth & Space (Luxembourg) und OsmosX (Frankreich) – einen berührungslosen Ansatz: die sogenannte Ionenstrahl-Hirten-Methode.
Das Verfahren basiert auf Impulsübertragung über einen Plasmastrahl aus hochenergetischen Teilchen. Der Strahl soll die Trümmer nicht "zerstören", sondern gezielt seine Flugbahn und Drehbewegung verändern. In der Regel taumeln die Objekte, d.h. sie rotieren unkontrolliert. Mit dem Ionenstrahl muss diese Rotation zunächst gestoppt werden, bevor das Objekt erfasst und abgeschleppt werden kann, beispielsweise mit einem Roboterarm oder Netz. Alternativ kann das gesamte Manöver berührungslos durchgeführt werden, indem das Objekt ausschließlich mit dem Ionenstrahl gedrückt wird. Das Ziel ist entweder, die Trümmer in einen kontrollierten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre zu leiten, so dass sie verbrennt, oder sie in eine sogenannte "Friedhofbahn" zu bewegen.
Strahl zur Übertragung von Schub auf Trümmer
Im Rahmen des ALBATOR-Projekts entwickeln die Forscher ein neuartiges Plasmastrahlsystem, das präzise auf Weltraummüll gerichtet werden kann. Neben dem Aufbau und der Optimierung des Systems werden Modelle erstellt, um Plasmaentladungen und Wechselwirkungen zwischen Strahl und Oberfläche zu simulieren. Ziel ist es, Schub auf Trümmerfragmente so effizient wie möglich zu übertragen.
Das CAU-Team bringt seine Expertise in Strahl-Oberflächen-Wechselwirkungen ein. Mit einer patentierten Kraftsonde, die in Kiel entwickelt wurde, messen die Forscher, wie stark Ionenstrahlen auf unterschiedliche Materialien wirken – etwa auf Sonnenkollektoren, goldbeschichtete Kaptonfolien oder Schutzbeschichtungen. Detaillierte Computersimulationen liefern ergänzende Daten, die dazu beitragen, die komplexen Prozesse besser zu verstehen. Beide Ansätze fließen in eine Materialdatenbank ein, die für die genaue Ausrichtung des Ionenstrahls auf Weltraummüll und die Beeinflussung seiner Bewegung unerlässlich ist.
Dr. Thomas Trottenberg, Projektleiter an der CAU aus der Forschungsgruppe Plasmatechnologie, betont: "Wenn wir den Weltraum langfristig sicher nutzen wollen, müssen wir Weltraummüll vermeiden oder aktiv entfernen." Genau hier leisten wir unseren Beitrag.
Das Projekt ALBATOR (ecr-bAsed muLticharged ion Beam for Active debris removal and oTher remediatiOn stRategies) wird im Rahmen der HORIZON-EIC Pathfinder Challenge für 42 Monate mit insgesamt rund vier Millionen Euro gefördert. Von diesem Betrag sind etwa €639.000 CAU zugeordnet. Durch den Pathfinder des Europäischen Innovationsrats (EIC) unterstützt die EU visionäre, risikoreiche Projekte in einem frühen Entwicklungsstadium, die das Potenzial haben, radikal neue Technologien und Märkte zu schaffen.
