D. Mehrholz

Das Tracking and lmaging Radar (TIRA) der Forschungsgesellschaft für Angewandte Naturwissenschaften e.V. (FGAN) wird im Rahmen von ESA/ESOC Studienaufträgen zur Vermessung von Weltraumtrümmern eingesetzt. Zur Gewinnung von Erkenntnissen über die Populationsdichten und Objektgrößen in Höhenbereichen von 400 km bis 1000 km wurde die Signalverarbeitung des Zielverfolgungsradars (L-Band) für monostatische und quasi-monostatische Beam-Park Experimente modifiziert. Seit 1996 wurden drei international koordinierte 24-stündige Experimente durchgefiihrt. Das letzte Experiment war für den 27. Oktober 2000 geplant. Die Detektionsgrenze des Zielverfolgungsradars lag bei -47 dBsm (ca. 2 cm Objektgröße) in 1000 km Entfernung. Die Detektionsergebnisse werden von ESA/ESOC z.B. zur Überprüfung von Space Debris Environmental Models benötigt. Derartige Modelle werden von Satellitenherstellern und Versicherungsgesellschaften eingesetzt, um das Betriebsrisko (hier z.B. Anzahl und Richtung von Einschlägen kleiner Weltraumtrümmer pro Fläche und Jahr) abzuschätzen. Für Schadensanalysen und Eigenbewegungsuntersuchungen ausgewählter Satelliten können für das Zielabbildungsradar (Ku-Band) entwickelte breitbandig abbildende Radarverfahren eingesetzt werden. Mit der derzeitigen Entfernungsauflösung von ca. 18 cm (entsprechend 800 MHz. Bandbreite) können Objekteinzelheiten von 40 cm bis 80 cm Größe analysiert werden. Rotationsperiode und Orientierung der Rotationsachse (z.B. bezüglich einer Satelliten-Hauptachse) nicht mehr stabilisierter Satelliten lassen sich mit Hilfe von Entfernungsprofilen und Serien von Radarbildern abschätzen. Dabei muß allerdings die Rotationsperiode kürzer sein als die Beobachtungszeit einer Passage, die z.B. ca. 10 Minuten für ein Objekt in 600 km Bahnhöhe beträgt. Derartige Abschätzungen werden kompliziert, wenn der Satellit gleichzeitig um mehr als eine Achse mit nahezu gleicher Drehgeschwindigkeit rotiert. Die Angabe der Rotationsachse in einem Inertialsystem ist eine sehr schwierige Aufgabe, da apriori die Lage der Projektionsebene der Radarbilder nicht bekannt ist. Zur Erleichterung derartiger Untersuchungen werden im Rechner dreidimensionale Drahtmodelle des Objektes entworfen. Den Radarbildern werden dann zwei-dimensionale Projektionen eines solchen Drahtmodells überlagert. Im Vortrag wird das TIRA System vorgestellt. Es werden Ergebnisse von Beam-Park Experimenten, Schadensanalysen und Eigenbewegungsuntersuchungen gezeigt, um Möglichkeiten und Grenzen der hier skizzierten Radar- und Analyseverfahren aufzuzeigen.

13. Raumfahrt-Kolloquium an der Fachhochschule Aachen, 2000

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deutsch

A4, 19 Seiten

DGLR-Bericht, 2000, 2000-03, 13. Raumfahrt-Kolloquium an der Fachhochschule Aachen - Meteoriten und Space Debris; S.183-201; 2000; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

space debris

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2000