ESA investiert in Automatisierungstechnologien, die Satellitenbetreibern helfen können, effektiver auf Kollisionsrisiken zu reagieren.

Im Mittelpunkt dieser Bemühungen steht das Projekt Collision Risk Estimation and Automated Mitigation (CREAM – Kollisionsrisikobewertung und automatisierte Vermeidung). Als zentrales Element des ESA-Programms für Weltraumsicherheit soll es die Arbeitslast der Betreiber, die Anzahl von Fehlalarmen und die Reaktionszeit bei Ausweichmanövern verringern – und gleichzeitig die Missionssicherheit verbessern.

Das Projekt begann im Jahr 2020 und ist nun in eine kritische Phase mit Tests der Bodensysteme und Demonstrationen im Orbit eingetreten.

Die Vision der Kollisionsvermeidung

Die Bewertung des Kollisionsrisikos und – falls erforderlich – die Planung von Ausweichmanövern sind zwei arbeitsintensive Aufgaben. Die Kommunikation zwischen Satellitenbetreibern erfolgt oft nur ad hoc, ist nicht immer einfach und kann gelegentlich zu Komplikationen führen.

Um den erforderlichen manuellen Aufwand zu reduzieren, übernimmt das CREAM-System eine Vielzahl dieser Aufgaben: Bewertung möglicher Annäherungen, Erstellung von Manöverplänen, Unterstützung bei Entscheidungsprozessen, Koordination mit anderen Betreibern sowie Überwachung durch potenzielle künftige Regulierungsstellen.

Ein Bestandteil des Systems soll es ermöglichen, dass sich unterschiedliche Akteure miteinander vernetzen. Durch die Verbindung von Satellitenbetreibern, Anbietern von Weltraumlage-Diensten, Regulierungsbehörden und Beobachtern erleichtert CREAM den Entscheidungsprozess – insbesondere dann, wenn zwei aktive Satelliten involviert sind und nicht nur Weltraumschrott.

CREAM könnte auch Verhandlungen zwischen Betreibern erleichtern und so menschliches Eingreifen auf ein Minimum reduzieren. Bei Meinungsverschiedenheiten über eine vorgeschlagene Lösung könnte CREAM die Angelegenheit an einen Vermittlungsdienst weiterleiten – für mehr Flexibilität, Transparenz und Fairness.

Vom Boden in den Orbit

Derzeit werden die prototypischen CREAM-Systemkomponenten, entwickelt von GMV und Guardtime, unter der Leitung von GMV in eine gemeinsame Plattform integriert. Das noch bodengestützte System kann bereits Warnmeldungen ausgeben, 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 ergänzt werden, während parallel In-Orbit-Demonstrationen vorbereitet werden. Dazu gehören „Piggyback-Missionen“, bei denen das System als digitale Nutzlast an Bord mitfliegt, sowie eine eigene CREAM-Demonstrationsmission im Orbit.

Beitrag zu Standards für nachhaltige Raumfahrt

CREAM kann nicht nur die Nachhaltigkeit im Weltraum unterstützen, indem es hilft, Kollisionen und die Entstehung von Trümmern zu vermeiden. Die Integration einer CREAM-Komponente an Bord von Raumfahrzeugen kann auch den Übergang in einem sich wandelnden regulatorischen Umfeld des Weltraumverkehrsmanagements erleichtern.

Das Problem bei der Einführung von „Verkehrsregeln“ im All liegt nicht nur darin, einen Konsens über solche Regeln zu finden, sondern auch in der Verfügbarkeit geeigneter Technologien – ein klassisches Henne-Ei-Problem.

CREAM kann künftige Rahmenwerke für das Weltraumverkehrsmanagement unterstützen, indem es ein standardisiertes Instrumentarium bietet: Betreiber können damit bewährte Verfahren und Regeln einhalten, und Regulierungsbehörden erhalten ein Werkzeug zur Überwachung der Einhaltung. Das System ist so ausgelegt, dass es sich flexibel anpasst und auch von nicht-technischen Nutzern genutzt werden kann, um sich weiterentwickelnde Standards innerhalb des Systems zu definieren. Diese Flexibilität gewährleistet eine langfristige Relevanz, während sich Best Practices, internationale Normen und Technologien weiterentwickeln.

Quelle: https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/CREAM_avoiding_collisions_in_space_through_automation