Op de middag van 10 februari, 2009, de operationele communicatiesatelliet Iridium 33 kwam in botsing met de verouderde Cosmos 2251 communicatiesatelliet boven Siberië op een hoogte van ongeveer 800 kilometer. De botsing vond plaats met een snelheid van 11,7 kilometer per seconde en produceerde een wolk van meer dan 2, 000 stukken puin groter dan tien centimeter. Dit puin verspreidde zich binnen enkele maanden over een uitgestrekt gebied en dreigt sindsdien in botsing te komen met andere operationele satellieten. Dit evenement was een wake-up call voor alle satellietoperators, maar ook voor politici. "Het probleem van zogenaamd ruimtepuin - niet meer gebruikte kunstmatige objecten in de ruimte - kreeg een nieuwe dimensie, " zegt professor Thomas Schildknecht, hoofd van het Zimmerwald Observatorium en adjunct-directeur van het Astronomisch Instituut van de Universiteit van Bern.

De ruimte nabij de aarde wordt krap

In bepaalde orbitale regio's, het risico op botsingen is al zo groot dat actieve satellieten regelmatig manoeuvres moeten uitvoeren om puin te vermijden. De Europese ruimtevaartorganisatie ESA verwerkt duizenden botsingswaarschuwingen per satelliet per jaar voor haar vloot van satellieten en voert tientallen manoeuvres per jaar uit. In de meeste gevallen, de potentiële aanrijdingspartner is een van de ongeveer 20, 000 bekende ruimtepuinobjecten. "Helaas, de banen van deze in onbruik geraakte satellieten, de bovenste trappen van de draagraket of fragmenten van botsingen en explosies zijn niet met voldoende nauwkeurigheid bekend, d.w.z. slechts tot een paar honderd meter, " legt Schildknecht uit. Het is daarom vaak onmogelijk om te beslissen of een uitwijkmanoeuvre, wat in elk geval erg kostbaar is, is zelfs noodzakelijk en verkleint het risico echt.

Nauwkeurige banen dankzij laserafstandsmetingen

Het meten van afstanden tot dergelijke objecten met behulp van de satelliet-laser-afstandsmethode is een effectieve technologie om de baannauwkeurigheid tot enkele meters te verbeteren. "We gebruiken de technologie van het Zimmerwald Observatorium al jaren om objecten te meten die zijn uitgerust met speciale laserretroreflectoren. Slechts een paar observatoria wereldwijd zijn erin geslaagd om afstanden tot ruimteschroot te bepalen met behulp van speciale, krachtige lasers tot nu toe, "Vervolgt Schildknecht. Deze metingen waren voorheen ook alleen 's nachts mogelijk.

De doorbraak - observaties overdag met behulp van een geodetische laser

Op 24 juni, 2020, Onderzoekers van de Universiteit van Bern slaagden er voor de eerste keer ooit in om daglichtobservaties van ruimtepuin uit te voeren met behulp van een geodetische laser bij het Zwitserse optische grondstation en het Geodynamics Observatory Zimmerwald. Geodetische lasersystemen zijn minstens één orde van grootte minder krachtig dan zeer gespecialiseerde ruimteafvallasers. In aanvulling, de detectie van de individuele laserfotonen die diffuus worden gereflecteerd door de ruimtepuin-objecten in de vloed van de achtergrondfotonen van de heldere daghemel vormt een bijzondere uitdaging. Het succes bij het Zimmerwald Observatorium was alleen mogelijk dankzij de combinatie van actieve tracking van het puin met behulp van een zeer gevoelige wetenschappelijke CMOS-camera met realtime beeldverwerking en een realtime digitaal filter om de fotonen te detecteren die door het object worden gereflecteerd.

Thomas Schildknecht merkt hierover op:"De mogelijkheid om overdag te observeren maakt het mogelijk om het aantal maatregelen te vermenigvuldigen. Er is een heel netwerk van stations met geodetische lasers, die in de toekomst zou kunnen helpen bij het opbouwen van een zeer nauwkeurige baancatalogus voor ruimtepuin. Nauwkeurigere banen zullen in de toekomst essentieel zijn om botsingen te voorkomen en de veiligheid en duurzaamheid in de ruimte te verbeteren."