ISS
Die Häufigkeit von Einschlägen im Visier
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Oldenburg
astronews.com
6. September 2018

Schon der Einschlag von winzigen Partikeln kann bei Satelliten oder auch bei der Internationalen Raumstation ISS zu beträchtlichen Schäden führen. Doch wie häufig sind solche Treffer? Zur Beantwortung dieser Frage soll eine gründliche Untersuchung der Oberfläche des europäischen Weltraumlabors Columbus beitragen, das schon seit rund zehn Jahren um die Erde kreist.

Seit mehr als zehn Jahren kreist das Forschungslabor Columbus als Teil der ISS über der Erde. Foto: ESA [Großansicht]

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.

Einer der Hauptinitiatoren dieser Studie ist Dr. 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 Einschlagstellen, kleine Krater. Größere Partikel können sogar Löcher in der Außenhülle verursachen.

"Uns interessieren insbesondere die Anzahl und die Größe der Krater", erklärt Prof. Dr. 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 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.