Weltraumlogistik auf optimalem Kurs

Wie plant man eine Raumfahrtmission, bei der mehrere Himmelskörper besucht werden sollen, die sich ständig bewegen? Forschende der Universität Bielefeld haben dafür erstmals einen exakten mathematischen Lösungsansatz entwickelt. Die Veröffentlichung in einem internationalen Spitzenjournal zeigt: Methoden zur Entscheidungsunterstützung an der Schnittstelle von Wirtschaftswissenschaft und Mathematik können Raumfahrt und Verkehrsplanung voranbringen – mit Relevanz weit über Missionen im All hinaus.

Bild: Isaac Rudich

Forschenden der Universität Bielefeld ist es gemeinsam mit einem internationalen Team erstmals gelungen, ein bislang als nahezu unlösbar geltendes Problem der Raumfahrtplanung mathematisch exakt zu lösen. Dabei geht es um die Frage, in welcher Reihenfolge eine Raumsonde mehrere Asteroiden ansteuern soll, um möglichst wenig Zeit und Treibstoff zu verbrauchen. Die Ergebnisse wurden in einem führenden internationalen Fachjournal veröffentlicht.

Das Problem: Routen, die sich ständig verschieben

Was klingt wie ein gewöhnliches Navigationsproblem, ist in der Raumfahrt erheblich schwieriger. Denn anders als Städte auf einer Landkarte stehen Asteroiden nicht still – sie bewegen sich auf eigenen Umlaufbahnen um die Sonne. Das bedeutet: Je nachdem, wann eine Sonde aufbricht und welchen Asteroiden sie zuerst anfliegt, sind die Entfernungen und damit auch der Treibstoffbedarf jedes Mal andere. Bisherige Berechnungsmethoden konnten dieses sogenannte Asteroid Routing Problem nicht mit Gewissheit optimal lösen, sondern lieferten lediglich Näherungswerte.

Besonders aufwendig ist dabei die Berechnung der sogenannten Flugbahn zwischen zwei sich bewegenden Himmelskörpern – in der Wissenschaft als Lambert-Problem bekannt. Diese Rechnung muss für jede denkbare Abfolge von Asteroiden neu durchgeführt werden, was die Gesamtzahl möglicher Berechnungen enorm ansteigen lässt.

Der Lösungsweg: Strukturierte Suche durch Milliarden von Möglichkeiten

Das Team um Professor Michael Römer von der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften setzte auf sogenannte Entscheidungsdiagramme. Dabei handelt es sich um grafische Modelle, die eine riesige Menge möglicher Lösungen übersichtlich ordnen. In Kombination mit einer gezielten Suchmethode, die vielversprechende Wege bevorzugt verfolgt, konnten die Forschenden erstmals nachweislich optimale Lösungen berechnen. Das Verfahren lieferte in Tests nicht nur verlässliche Ergebnisse, sondern auch neue Vergleichswerte für künftige Forschungsarbeiten. Dabei entstand die Studie aus einem Wettbewerb der Europäischen Weltraumagentur ESA heraus, den das Team zuvor erfolgreich bestritten hatte.

Die entwickelte Methode könnte künftig weit über die Raumfahrt hinaus nützlich sein: Überall dort, wo Reisezeiten vom Startzeitpunkt abhängen – etwa im Busverkehr, bei Lieferketten oder Schifffahrtsrouten – könnten ähnliche Ansätze die Planung effizienter und kostengünstiger machen.

Quelle: https://aktuell.uni-bielefeld.de/2026/05/04/weltraumlogistik-auf-optimalem-kurs/