Space Traffic Management: Wer hat Vorfahrt im All?

Die Zahl der Satelliten im Orbit wächst rasant – und damit auch das Risiko von Kollisionen zwischen Betreibern, die nicht immer gemeinsame Regeln oder Verfahren anwenden. Dieser Artikel beleuchtet, warum das Space Traffic Management in den kommenden Jahrzehnten entscheidend sein wird, um eine sichere und nachhaltige Nutzung des Weltraums zu gewährleisten.

Montagmorgen. Sie steigen ins Auto, um zur Arbeit zu fahren. Auf der Garagenausfahrt treffen Sie auf einen Nachbarn. Kein Problem – zwischen Ihnen ist klar geregelt, wer Vorfahrt hat. Kaum sind Sie auf der Straße, begegnet Ihnen ein Fahrzeug aus einer anderen Wohnanlage, mit der ebenfalls entsprechende Vereinbarungen bestehen.

Wenig später sieht die Lage anders aus. Ein unbekanntes Fahrzeug kommt Ihnen auf derselben Fahrspur entgegen. Sie sind sich noch nie begegnet, es gibt keine gemeinsamen Regeln und keine Verkehrsbehörde, die entscheidet, wer Vorfahrt hat oder wer ausweichen muss. Also halten Sie beide an, öffnen die Fenster und einigen sich darauf, wer den Weg freimacht.

Stellen Sie sich nun dieselbe Situation vor – nur ohne die Möglichkeit, das Fahrzeug anzuhalten. Während Sie noch entscheiden, wie Sie vorgehen sollen, bewegen sich beide Fahrzeuge weiter aufeinander zu. Und als wäre das nicht genug, fahren Sie mit verbundenen Augen und verlassen sich ausschließlich auf die Anweisungen von Verkehrsleitstellen, die die aktuellen und künftigen Bewegungen aller anderen Fahrzeuge kennen.

Ganz ähnlich stellt sich die Situation heute im Weltraum dar. Tausende Satelliten umkreisen die Erde, ohne dass international anerkannte und allgemein akzeptierte Regeln existieren, die eine effiziente und eindeutige Koordinierung des Weltraumverkehrs ermöglichen würden. Genau diese Herausforderung soll das sogenannte Space Traffic Management (STM) lösen.

Erschwerend kommt hinzu, dass sich aktive Satelliten den Weltraum mit einer gewaltigen Anzahl von Trümmerobjekten teilen müssen – darunter außer Betrieb genommene Satelliten, Überreste von Trägerraketen sowie Fragmente, die infolge von Explosionen oder Zusammenstößen entstanden sind. Insgesamt umkreisen derzeit mehr als 16.000 Tonnen künstlicher Objekte die Erde.

Die Sensoren des Weltraumverkehrs

Damit eine solche Koordinierung möglich ist, müssen Satellitenbetreiber wissen, welche Objekte sich in ihrer Umgebung befinden und wie sich deren Flugbahnen künftig entwickeln werden. Genau diese Aufgabe übernehmen Weltraumüberwachungs- und Weltraumverfolgungssysteme (SST – Space Surveillance and Tracking). In Europa übernimmt das EU SST (European Union Space Surveillance and Tracking) diese Aufgabe. Das System betreibt unter anderem zwei Kontrollzentren für Kollisionswarnungen, eines in Spanien und eines in Frankreich, die koordiniert zusammenarbeiten, um Dienste für Hunderte aktiver Satelliten auf der ganzen Welt bereitzustellen.

GMV betreibt und wartet im Auftrag der Spanischen Raumfahrtagentur sowie mit Finanzierung durch EU SST das spanische Zentrum für Weltraumüberwachung und -verfolgung S3TOC (Spanish Space Surveillance and Tracking Operations Centre).

Als Weltraumschrott die größte Herausforderung war

Noch vor rund zehn Jahren befanden sich lediglich 2.000 bis 3.000 aktive Satelliten im Orbit – gemeinsam mit einer stetig wachsenden Menge an Weltraumschrott. Schon damals war die Situation alles andere als ideal – insbesondere aufgrund der zahlreichen Fragmente, die zu klein sind, um routinemäßig erfasst zu werden, aber dennoch groß genug, um bei einem Zusammenstoß einen Satelliten vollständig zu zerstören.

Ein Großteil der Aufmerksamkeit galt dem sogenannten Kessler-Effekt, einer Kettenreaktion, bei der jede Kollision neue Trümmerteile erzeugt, die wiederum weitere Zusammenstöße verursachen können.

Auch wenn der Kessler-Effekt nach wie vor eine reale Bedrohung darstellt, war die Situation aus Sicht der Verkehrskoordination vergleichsweise einfach. Die meisten Risiken gingen von nicht manövrierfähigen Objekten aus, und Warnmeldungen zwischen Satelliten, die selbst Ausweichmanöver durchführen konnten, waren die Ausnahme. Um auf unser Beispiel der Fahrt zur Arbeit zurückzukommen: Liegt ein Felsblock mitten auf der Straße, wird er sich nicht bewegen und es ist eindeutig, wer ausweichen muss.

Der Aufstieg der Satellitenkonstellationen

Der Aufbau großer Satellitenkonstellationen für Kommunikations- und Erdbeobachtungsdienste hat zu einem exponentiellen Anstieg der Zahl der Satelliten geführt, insbesondere in niedrigen Erdumlaufbahnen. Heute befinden sich rund 16.000 Satelliten im Orbit, davon mehr als 12.000 in niedrigen Erdumlaufbahnen.

Aus der Perspektive derjenigen, die täglich in diesem Bereich arbeiten, ist der Wandel der vergangenen Jahre unübersehbar: Begegnungen zwischen manövrierfähigen Satelliten, die früher eine Ausnahme darstellten, gehören heute zum Alltag.

In manchen Fällen ist die Situation unkompliziert. Die Betreiber kennen einander, stehen in regelmäßigem Austausch oder haben sogar bereits Vereinbarungen darüber getroffen, wer im Falle einer Annäherung ein Ausweichmanöver durchführen soll. In solchen Fällen erfolgt die Koordinierung schnell und effizient.

Es gibt jedoch auch deutlich komplexere Situationen. So kann es vorkommen, dass ein Satellit einem Betreiber zugeordnet ist, der unbekannt bleibt, für den kein operativer Ansprechpartner existiert oder über dessen Manövrierfähigkeit keine verlässlichen Informationen vorliegen. Wer sollte ausweichen? Was passiert, wenn beide Satelliten ein Manöver durchführen? Und was, wenn keiner von beiden reagiert?

Dieser Mangel an Transparenz erhöht die Unsicherheit und die Risikowahrnehmung in einem Umfeld, das wirtschaftlich und strategisch immer bedeutender wird.

Aktuelle Prognosen deuten darauf hin, dass sich dieser Trend auch im kommenden Jahrzehnt fortsetzen wird. Verschiedene Prognosen gehen davon aus, dass die Zahl der Satelliten im Orbit in den kommenden Jahren auf mehrere Zehntausend ansteigen wird, während internationale Bemühungen zur Begrenzung der Entstehung neuer Trümmerobjekte deren Wachstum zumindest stabilisieren könnten.

Von der Weltraumüberwachung zum Verkehrsmanagement

Sollte sich diese Entwicklung fortsetzen, wird das vorherrschende Szenario künftig nicht mehr darin bestehen, dass Satelliten Weltraumschrott ausweichen. Stattdessen werden Zehntausende Satelliten ihre Bewegungen untereinander koordinieren müssen.

Dies unterstreicht die Notwendigkeit, den Übergang zu einem echten Space Traffic Management (STM) voranzutreiben: einem Regelwerk aus Normen, Verfahren und Koordinierungsmechanismen, das einen sicheren und nachhaltigen Betrieb in einem zunehmend überlasteten Weltraumumfeld ermöglicht.

Kehren wir zu dem Autofahrer aus unserem Beispiel zurück. Auf einer stark befahrenen Straße würde niemand die Notwendigkeit von Verkehrszeichen, Regeln und Koordinierungsmechanismen infrage stellen. Ohne sie wäre Mobilität schlicht nicht möglich.

Die gute Nachricht ist, dass das Bewusstsein für die Dringlichkeit dieses Problems auf internationaler Ebene zunehmend wächst. Die Vereinten Nationen, Normungsorganisationen wie die ISO sowie verschiedene von der Europäischen Union angestoßene Initiativen, darunter der EU Space Act, arbeiten bereits an der Entwicklung gemeinsamer Rahmenwerke. Parallel dazu werden auch auf technischer Ebene Fortschritte erzielt. So finden Vergleichsübungen zwischen verschiedenen Anbietern von Weltraumverkehrsdiensten statt, etwa zwischen dem EU SST und seinem US-amerikanischen Pendant TraCSS (Traffic Coordination System for Space), um Verfahren, Daten und Koordinierungsmechanismen aufeinander abzustimmen.

Das Weltraumverkehrsmanagement befindet sich heute auf einem ähnlichen Entwicklungsweg wie einst der Straßen-, See- und Luftverkehr. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass es im Weltraum keine staatliche Souveränität gibt, sich die Objekte mit Geschwindigkeiten von nahezu 28.000 Kilometern pro Stunde bewegen und eine Fehlentscheidung Trümmer erzeugen kann, die über Jahrzehnte hinweg im Orbit verbleiben. Internationale Vereinbarungen zur Steuerung des Weltraumverkehrs sind daher keine Zukunftsfrage mehr, sondern eine Notwendigkeit. Nur so lässt sich sicherstellen, dass der Weltraum auch künftig ein sicherer, nachhaltiger und für alle zugänglicher Raum bleibt

Autor: María Antonia Ramos