D.R. Wacker, T. Klinner-Teo, E. Gamper, C. Wiedemann, M. Metz, S. Silvestri

Die Notwendigkeit reaktionsschneller Analysen orbitaler Trümmerfreisetzungen nimmt angesichts der aktuellen Entwicklungen mit schnell steigenden Weltraumobjektzahlen stetig zu. Um den Kollisionsrisiken durch zusätzliche Trümmerwolken begegnen zu können, sind neben zuverlässiger Sensorik und Bahnbe-stimmung auch bewährte statistische Methoden erforderlich, die insbesondere in der Phase fehlender Messdaten angewendet werden können. Da ein umfassendes Weltraumlagebild erst nach vollständiger Katalogisierung verfügbar ist, müssen kurzfristige Beurteilungen die Lücke bis dahin schließen. Reaktionsschnelle Analysefähigkeiten und die Zusammenfassung der Analyseergebnisse in einem Kurzbericht tragen somit entscheidend dazu bei, die Resilienz des Raumfahrtbetriebs zu steigern. Vor diesem Kontext wurde am Institut für Raumfahrtsysteme ein Framework entwickelt, welches reaktionsschnelle Analysen von orbitalen Fragmentierungsereignissen ermöglicht. Basierend auf Literaturrecherchen und Voranalysen werden Eingabedaten für das Framework vorbereitet, welches anschließend das Fragmentierungsereignis nachsimuliert, die Fragmente in die Zukunft propagiert und mit der Hintergrund-Weltraummüllpopulation ins Verhältnis setzt. Mithilfe der ESA-MASTER Toolchain generiert das Framework automatisiert Graphen zu der Anzahl-Größenverteilung der Fragmente, deren Lebensdauer sowie deren zeitlicher und räumlicher Verteilung im Erdorbit. Weiterhin kann das langfristige zusätzliche Kollisionsrisiko durch die Fragmentierung für spezifische Weltraumobjekte, wie die ISS, quantifiziert werden. Das Framework wurde mithilfe von historischen Fragmentierungen verifiziert und dazu verwendet, um kurzfristig nach mehreren Ereignissen Analyseberichte zu erstellen. Drei dieser erstellten Berichte werden hier zusammengefasst dargestellt sowie einer im Detail zu der Fragmentierung der CZ-6A Oberstufe 2022-151B vom 12. November 2022. Darüber hinaus wurde das Framework einer Sensitivitätsanalyse unterzogen, welche unterstreicht, wie wichtig die Voranalysen und Erfahrungswerte bei der Nachsimulation von neuen orbitalen Fragmentierungen sind. Angesichts der stetig wachsenden Zahl von Satelliten und der zunehmenden Bedeutung orbitaler Infrastrukturen stellen die entwickelten Analysefähigkeiten zu Fragmentierungsereignissen ein zentrales Element dar, um die langfristige Sicherheit im Weltraum und den Schutz kritischer Systeme zu gewährleisten.

The need for rapid analysis of orbital debris releases is steadily increasing given current developments involving the rapidly rising number of space objects. To address collision risks posed by additional debris clouds, reliable sensor technology and orbit determination must be complemented by proven statistical methods—particularly for use during periods when measurement data is unavailable. Since a comprehensive Space Situational Awareness (SSA) picture only becomes available after full cataloging, short-term assessments are required to bridge the intervening gap. Rapid analysis capabilities and the summarization of results in a brief report thus play a crucial role in enhancing the resilience of space operations. Against this backdrop, a framework enabling the rapid analysis of orbital fragmentation events was developed at the Institute of Space Systems. Based on literature reviews and preliminary analyses, input data is prepared for the framework; it then simulates the fragmentation event, propagates the fragments into the future, and compares them against the background space debris population. Using the ESA-MASTER toolchain, the framework automatically generates graphs illustrating the fragments´ size-frequency distribution, their orbital lifetimes, and their temporal and spatial distribution in Earth orbit. Furthermore, the framework can quantify the long-term additional collision risk posed by the fragmentation to specific space objects, such as the ISS. The framework has been verified using historical fragmentation events and employed to generate analysis reports shortly after several such events. Three of the generated reports are summarized here, alongside a detailed analysis of the fragmentation of the CZ-6A upper stage (2022-151B) on November 12, 2022. Furthermore, the framework underwent a sensitivity analysis, highlighting the importance of preliminary analyses and empirical data when simulating new orbital fragmentation events. Given the steadily growing number of satellites and the increasing importance of orbital infrastructures, the developed capabilities for analyzing fragmentation events constitute a key element in ensuring long-term space safety and the protection of critical systems.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2026, Aachen

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2026

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2610191118216.234268195880

10.25967/680038

Weltraumrückstände, Space Debris, orbitale Fragmentierungen, Kollisionen, Explosionen, ASAT Tests, Fragmentcharakteristika, Risikoanalysen

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Wacker, D.R.; Klinner-Teo, T.; et al. (2026): Framework zur Erstanalyse aktueller orbitaler Fragmentierungsereignisse. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/680038. urn:nbn:de:101:1-2610191118216.234268195880.

19.10.2026