Lage baan om de aarde lijkt steeds meer op een overbevolkt autokerkhof. Niet meer gebruikte satellieten, uitgebrande rakettrappen en duizenden stukjes puin geproduceerd door botsingen - al deze dingen vormen een bedreiging voor de infrastructuur in de ruimte. Fraunhofer-onderzoekers hebben een nieuw radarsysteem en andere technologieën ontwikkeld om ruimtevaartuigen beter te beschermen tegen ruimteafval. En dat is niet alles:dankzij een wendbare kleine satelliet, de wetenschappers maken nu ook de toegang tot de ruimte sneller en goedkoper.

Wrakstukken die rondsuizen vormen een serieus gevaar voor alles wat in de ruimte beweegt. Om dit puin te vermijden, het is belangrijk om te weten waar deze zich bevindt.

"Met behulp van de nieuwe GESTRA-surveillanceradar, het is mogelijk om objecten en puin te detecteren in een lage baan om de aarde tot 3000 kilometer, " zegt Helmut Wilden, Teamleider voor multifunctionele RF-sensortechnologie bij het Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques FHR in Wachtberg bij Bonn. Terwijl GESTRA in staat is om de klok rond grote delen van de ruimte te scannen, het radarsysteem TIRA observeert individuele objecten nauwkeuriger. "GESTRA monitort de uitgestrektheid van de ruimte om vast te stellen of – en hoeveel – objecten er zijn. TIRA kan dan een beeld maken van de individuele objecten, zodat ze in meer detail kunnen worden geanalyseerd, " legt Jens Fiege uit, Hoofd Interne en Externe Communicatie bij Fraunhofer FHR. Bovendien, met zijn gevoelige antennes, TIRA kan objecten detecteren van slechts enkele centimeters en groter, waardoor het hun trajecten met een hoge mate van precisie kan meten.

Kwetsbaarheidsanalyses en slim ontwerp

Wanneer botsingen met puin onvermijdelijk zijn, robuuste materialen en slimme ontwerpen helpen satellieten te beschermen tegen ernstige schade. De nieuwe PIRAT-software van het Fraunhofer Institute for High-Speed ​​Dynamics, Ernst-Mach-Institut, EMI, in Freiburg berekent of het ontwerp van de satelliet of de afzonderlijke componenten bestand zijn tegen een botsing. Hiertoe, PIRAT speelt mee in de vliegroute van de geplande missie en de te verwachten deeltjesimpact in die regio. Gecombineerd met de experimentele simulatie van botsingen, de onderzoekers van Fraunhofer EMI maken op feiten gebaseerde kwetsbaarheidsanalyses en beveiligingsconcepten. "PIRAT maakt het mogelijk om de faalkans van individuele componenten - zelfs in de satelliet - te bepalen als een stuk ruimteafval bij een botsing de buitenmuur doorboort en zich als een wolk van fragmenten verspreidt, " legt Dr. Martin Schimmerohn van Fraunhofer EMI uit. "Door de slimme plaatsing van componenten en het toevoegen van dunne beschermende lagen, vindt u een veilig ontwerp met een minimale impact op het totale systeem."

Kleine satelliet met 3D-geprint onderdeel

Dankzij innovatieve Fraunhofer-technologieën, het zal in de toekomst niet alleen veiliger zijn om naar de ruimte te reizen, maar ook sneller en voordeliger. In de vorm van ERNST, wetenschappers van Fraunhofer EMI hebben een kleine satelliet ontwikkeld die lichtgewicht is, betrouwbaar en multifunctioneel, waardoor het mogelijk wordt om de ontwikkelingskosten en de time-to-orbit te verlagen. "Over het algemeen, verschillende kleine satellieten rijden mee met grote lanceervoertuigen - hierdoor kunnen zelfs kleine groepen onderzoekers met beperkte financiële middelen tests in de ruimte uitvoeren. In onderzoek, dit is een belangrijke stap voorwaarts voor ons, " zegt Thomas Lossen, Hoofd van het administratiekantoor van de Fraunhofer Space Alliance. Hoewel kleine satellieten geen zware ladingen kunnen vervoeren, ze kunnen met elkaar worden verbonden om grotere sterrenbeelden te vormen, waardoor ze diensten zoals wereldwijde aardobservatiedekking van hoge kwaliteit kunnen leveren.

Wanneer het in 2021 in een baan om de aarde wordt gebracht, ERNST zal worden uitgerust met een infraroodcamera voor aardobservatie. interessant, de camera is gemonteerd op een speciale beugel die bekend staat als een optische bank, die werd vervaardigd met behulp van metalen 3D-printtechnologie. 3D-printmethoden bieden nieuwe, bijna onbeperkte ontwerpvrijheid en kortere productietijden. Voor nu, ze zijn vanwege de strenge veiligheids- en kwaliteitsnormen zeer beperkt gebruikt in de ruimtevaart. Met de ERNST nanosatelliet, de onderzoekers van Fraunhofer EMI beschikken nu over een testplatform om deze veelbelovende technologie van de toekomst te demonstreren.