Die Erdumlaufbahn wird zu einem immer dichter besiedelten Gebiet und entwickelt sich zu einer komplexen und potenziell gefährlichen Umgebung. Mit mehr als 11.000 aktiven Satelliten, die derzeit unseren Planeten umkreisen, und Zehntausenden weiteren, deren Start in den kommenden Jahren geplant ist, wird der Weltraum zu einer Premium-Ressource. Eine zusätzliche und vielleicht noch größere Gefahr stellt der Weltraummüll dar. Schätzungen zufolge gibt es mehr als 1,2 Millionen Teile Weltraummüll, die größer als ein Zentimeter sind, und jedes dieser Fragmente, unabhängig von seiner Größe, bewegt sich mit Geschwindigkeiten, die es zu einem tödlichen Projektil machen. Unter solchen Bedingungen ist das Risiko einer Kollision im Orbit keine hypothetische Bedrohung mehr, sondern eine tägliche betriebliche Sorge für Satellitenbetreiber weltweit. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) erkennt den Ernst der Lage und investiert intensiv in die Entwicklung fortschrittlicher Automatisierungstechnologien, die helfen können, effektiver auf diese wachsenden Risiken zu reagieren.

Das Herzstück der ESA-Strategie: Das CREAM-Projekt

Im Zentrum dieser Bemühungen steht ein Projekt namens CREAM (Collision Risk Estimation and Automated Mitigation), was übersetzt „Kollisionsrisikobewertung und automatisierte Minderung“ bedeutet. Dieses Projekt ist ein Schlüsselelement des breiteren Programms für Weltraumsicherheit der ESA und sein Hauptziel ist es, die Art und Weise, wie Bedrohungen im Weltraum gehandhabt werden, radikal zu verändern. Die Mission des Projekts ist vielschichtig: die enorme Belastung und Arbeitslast für menschliche Bediener zu reduzieren, die Anzahl der Fehlalarme, die Zeit und Ressourcen verbrauchen, drastisch zu verringern, die Reaktionszeit für die Durchführung von Kollisionsvermeidungsmanövern zu verkürzen und letztendlich die Sicherheit jeder einzelnen Weltraummission erheblich zu verbessern. Das Projekt, das 2020 begann, tritt nun in eine kritische Phase der operativen Erprobung von Bodensystemen und der Vorbereitung von Technologiedemonstrationen direkt im Weltraumorbit ein.

Der Preis der Kollisionsvermeidung: Ein komplexer Prozess mit hohen Einsätzen

Die Bewertung des Risikos einer potenziellen Kollision und, falls erforderlich, die Gestaltung und Durchführung eines Ausweichmanövers sind zwei äußerst arbeitsintensive Aufgaben. Die derzeitigen Prozesse stützen sich stark auf menschliche Analysen und Entscheidungen. Die Kommunikation zwischen verschiedenen Satellitenbetreibern ist oft improvisiert, erfolgt ad hoc, ist nicht immer unkompliziert und kann in einigen Situationen zu zusätzlichen Komplikationen und Missverständnissen führen. Die Vision des CREAM-Systems wurde entwickelt, um genau diesen enormen manuellen Aufwand zu erleichtern. Die Idee ist, dass dieses automatisierte System eine erhebliche Anzahl zusammenhängender Aktivitäten übernimmt: von der kontinuierlichen Bewertung potenzieller naher Begegnungen (Konjunktionen) und der Erstellung optimaler Pläne für Ausweichmanöver bis hin zur Unterstützung im Entscheidungsprozess. Das System ist auch als Plattform für die Koordination mit anderen Betreibern und als Überwachungsinstrument konzipiert, das von zukünftigen Regulierungsbehörden für den Weltraumverkehr genutzt werden könnte.

Eine der Schlüsselkomponenten des Systems wird mit dem Ziel entworfen, den Kontakt zwischen einem vielfältigen Ökosystem von Interessengruppen zu ermöglichen. Durch die Vernetzung von Satellitenbetreibern, Anbietern von Diensten zur Überwachung der Weltraumlage (Space Situational Awareness - SSA), Regulierungsbehörden und unabhängigen Beobachtern kann CREAM den gesamten Entscheidungsprozess erleichtern. Dies ist besonders wichtig in komplexen Szenarien, in denen eine Kollision zweier aktiver Satelliten droht, im Gegensatz zu einer Situation mit einem passiven Stück Weltraummüll. CREAM könnte in Zukunft auch Verhandlungen zwischen Betreibern erleichtern und den Bedarf an menschlicher Intervention minimieren. Bei Meinungsverschiedenheiten über eine vorgeschlagene Lösung könnte das System das Problem an einen spezialisierten Mediationsdienst eskalieren und dabei Flexibilität, Transparenz und Fairness bei der Streitbeilegung gewährleisten.

Vom Boden in den Orbit: Die Evolution des Systems

Derzeit werden die Prototyp-Komponenten des CREAM-Systems, die von den führenden Technologieunternehmen GMV und Guardtime entwickelt wurden, unter der Leitung von GMV in eine gemeinsame Plattform integriert. Das System, das in dieser Phase noch bodengestützt ist, verfügt bereits über die Fähigkeit, Warnungen vor möglichen Kollisionen auszugeben und konkrete, wirksame Ausweichmanöver zu generieren. Diese Empfehlungen werden zur Implementierung an das Bodensegment der Mission gesendet, und das System bietet auch Unterstützung bei der Koordination zwischen den beteiligten Parteien. Das Projekt tritt nun in eine erweiterte Pilotphase ein, in der neue Technologien zur Verbesserung des Entscheidungsprozesses hinzugefügt werden. Parallel dazu werden auch Demonstrationen im Orbit intensiv vorbereitet. Dazu gehören sogenannte „Huckepack-Missionen“, bei denen das System als digitale Nutzlast auf bestehenden Satelliten platziert wird, aber auch der Start einer dedizierten, zweckgebundenen CREAM-Demonstrationsmission im Orbit ist geplant.

Unterstützung von Nachhaltigkeitsstandards im Weltraum

Der Beitrag des CREAM-Projekts geht über die reine Kollisionsvermeidung und die Verhinderung der Entstehung neuen Mülls hinaus. Die Integration einer CREAM-Komponente direkt auf Raumfahrzeugen kann als technologisches Element den dringend benötigten Übergang im regulatorischen Umfeld des Weltraumverkehrsmanagements erleichtern. Das Problem bei der Etablierung jeglicher Art von „Verkehrsregeln“ im Weltraum hängt nicht nur von der Notwendigkeit ab, einen globalen Konsens über diese Regeln zu erzielen, sondern auch von der Verfügbarkeit von Technologien, die ihre Anwendung ermöglichen würden. Es ist eine Art „Henne-Ei-Problem“. CREAM kann zukünftige Rahmenbedingungen für das Weltraumverkehrsmanagement unterstützen, indem es ein standardisiertes Set von Werkzeugen anbietet, das es den Betreibern ermöglicht, sich an bewährte Verfahren und Regeln zu halten, und es den Regulierungsbehörden ermöglicht, deren Einhaltung zu überwachen. Es ist so konzipiert, dass es extrem anpassungsfähig ist und es sogar nicht-technischen Benutzern ermöglicht, innerhalb des Systems Standards zu definieren, die sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln werden. Diese Flexibilität gewährleistet die langfristige Relevanz des Projekts, während bewährte Verfahren, internationale Normen und die Technologien selbst reifen.