CREAM: Vermeidung von Kollisionen im Weltraum durch Automatisierung

Die Erdumlaufbahn wird immer dichter bevölkert. Mit über 11 000 aktiven Satelliten und vielen Tausenden weiteren, die in den kommenden Jahren hinzukommen werden, sowie über 1,2 Millionen Weltraummüllteilchen, die größer als 1 Zentimeter sind, ist das Risiko von Kollisionen im Orbit zu einem täglichen Problem geworden. Die Europäische Weltraumorganisation ESA investiert in Automatisierungstechnologien, die Satellitenbetreibern helfen können, effektiver auf Kollisionsrisiken zu reagieren.

Bild: ESA

Im Mittelpunkt dieser Bemühungen steht das Projekt „Collision Risk Estimation and Automated Mitigation” (CREAM). Als wichtiger Bestandteil des Weltraumsicherheitsprogramms der ESA zielt es darauf ab, die Arbeitsbelastung der Betreiber, die Anzahl falscher Alarme und die Reaktionszeit von Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung zu reduzieren und gleichzeitig die Missionssicherheit zu verbessern.

Das 2020 gestartete Projekt ist nun in eine kritische Phase der Testbetrieb von Bodensystemen und Demonstrationen im Orbit eingetreten.

Die Vision der Kollisionsvermeidung

Die Bewertung des Kollisionsrisikos und gegebenenfalls die Entwicklung von Manövern zur Kollisionsvermeidung sind zwei arbeitsintensive Aufgaben. Die Kommunikation (oder das Fehlen derselben) zwischen Satellitenbetreibern erfolgt oft ad hoc, ist nicht immer einfach und kann manchmal zu Komplikationen führen. Um den erforderlichen manuellen Aufwand zu verringern, übernimmt das CREAM-System eine Vielzahl damit verbundener Aktivitäten: Bewertung potenzieller Konjunktionen, Erstellung von Manöverplänen und Unterstützung beim Entscheidungsprozess, Koordination mit anderen Betreibern sowie Überwachung durch potenzielle zukünftige Regulierungsbehörden.

CREAM kann auch die Verhandlungen zwischen den Betreibern erleichtern und menschliche Eingriffe minimieren. Bei Uneinigkeit über eine vorgeschlagene Lösung könnte CREAM die Angelegenheit an einen Mediationsdienst weiterleiten, um Flexibilität, Transparenz und Fairness zu gewährleisten.

Vom Boden in den Orbit

Derzeit werden die von GMV und Guardtime entwickelten Prototyp-Komponenten des CREAM-Systems unter der Leitung von GMV in eine gemeinsame Plattform integriert. Das System, das derzeit noch bodengestützt ist, kann bereits Warnmeldungen ausgeben und umsetzbare Ausweichmanöver für das Bodensegment generieren und die Koordination zwischen den Parteien unterstützen.

Das Projekt tritt nun in eine erweiterte Pilotphase ein, in der zusätzliche Technologien für den Entscheidungsprozess hinzugefügt werden, während parallel dazu Demonstrationen im Orbit vorbereitet werden. Dazu gehören „Piggyback-Missionen“, bei denen das System als digitale Nutzlast an Bord sein wird, sowie eine spezielle CREAM-Demonstrationsmission im Orbit.

Unterstützung von Standards für die Nachhaltigkeit im Weltraum

CREAM kann nicht nur zur Nachhaltigkeit im Weltraum beitragen, indem es Kollisionen und die Entstehung von Weltraummüll verhindert. Die Integration einer CREAM-Komponente an Bord von Raumfahrzeugen kann als technologische Komponente auch den Übergang in der Regulierungslandschaft des Weltraumverkehrsmanagements erleichtern. Das Problem bei der Festlegung jeglicher Art von „Verkehrsregeln” hängt nicht nur von der Notwendigkeit ab, einen Konsens über solche Regeln zu finden, sondern auch von der Verfügbarkeit der Technologien, um sie in die Realität umzusetzen – eine Art Henne-Ei-Problem.

CREAM kann zukünftige Rahmenbedingungen für das Weltraumverkehrsmanagement unterstützen, indem es ein standardisiertes Toolset bereitstellt, mit dem Betreiber Best Practices und Regeln einhalten und Regulierungsbehörden die Einhaltung überwachen können. Es ist so konzipiert, dass es sehr anpassungsfähig ist und auch nicht-technischen Anwendern die Definition sich weiterentwickelnder Standards innerhalb des Systems ermöglicht. Diese Flexibilität gewährleistet eine langfristige Relevanz, da sich Best Practices, internationale Normen und Technologien weiterentwickeln werden.

Quelle (Englisch): https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/CREAM_avoiding_collisions_in_space_through_automation