SpaceDebris

ELKE:

DLR Zuwendung: Erweiterte Langzeitsimulation  und Kostenanalyse aktiver Entfernungsmaßnahmen für Weltraummüll (ELKE) (2015 – 2017)

Aktives Entfernen von Weltraumschrott ist derzeit ein viel diskutiertes Thema. Um die aktuelle Situation besonders in erdnahen Orbits zu stabilisieren, kann es notwendig sein, bestimmte Objekte mit hoher Masse und hohem Kollisionsrisiko aus ihrer Umlaufbahn zu entfernen. Da solche Missionen mit sehr hohen Kosten verbunden sind, ist es notwendig, die Auswirkungen im Vorfeld abzuschätzen, um einen möglichst hohen wirtschaftlichen Nutzen zu erzielen sowie eine wissenschaftliche Grundlage für mögliche politische Entscheidungen zu bieten.

In vorangegangenen Vorhaben wurden die Auswirkungen von aktiven Weltraummüll-Beseitigungsmaßnahmen  auf die Objektpopulation in erdnahen Orbits untersucht. Dazu wurden Langzeitsimulationen durchgeführt, in denen die Entwicklung der Weltraummüllumgebung unter verschiedenen Vermeidungsszenarien betrachtet wurde; darunter ein Business-As-Usual-Szenario (BAU) mit verschiedenen Post-Mission Disposal-Raten (PMD) sowie verschiedene Active Debris Removal-Szenarien (ADR). Weiterhin wurden anhand von Kostenmodellen die Schadens- und Vermeidungskosten der verschiedenen Szenarien abgeschätzt.

Die Fähigkeit der verwendeten Tools für die Langzeitvorhersagen, und damit die Qualität der Ergebnisse, wurden seitdem kontinuierlich verbessert. Im direkten Vorläufer „ELA – Erweiterte Langzeitanalyse der zukünftigen Weltraummüllpopulation unter Berücksichtigung aktiver Entfernungsmaßnahmen“ wurde die Struktur des verwendeten Langzeitanalysetools „LUCA“ (Long Term Utility for Collision Analysis) erweitert, um durch Parallelisierung der Objektpropagation die Simulationszeit zu verkürzen. Zusätzlich werden aktualisierte Langzeitszenarien erstellt und mit den bestehenden Kostenmodellen auf ihre Wirtschaftlichkeit überprüft.

In einem weiteren Vorhaben sollen nun auch diese Kostenmodelle verbessert werden. Auf Basis einer studentischen Arbeit soll die Betrachtung verschiedener Antriebssysteme für Deorbit-Satelliten sowie unterschiedlicher Missionsprofile ermöglicht werden. Über eine zu definierende Schnittstelle soll das Modell in die Langzeit-Simulationsumgebung eingebunden werden, um die berechneten Szenarien automatisch auf ihre Wirtschaftlichkeit analysieren zu können. Weiterhin soll der Einfluss von Unsicherheiten in den Simulationsparametern bzw. in den Simulationsmodellen an sich auf die Langzeitentwicklung der Weltraumschrottpopulation betrachtet werden. Auf Basis dieser Untersuchungen werden im Anschluss erweiterte Langzeitanalysen durchgeführt.