Weltraumortungs- und Objektverfolgungsradar
Ein Weltraumortungs- und Objektverfolgungsradar ist ein hochgenaues Radargerät mit extremer Reichweite. Es wird genutzt, um im erdnahen Raum (bis 3000 km Höhe) die Umlaufbahnen von Satelliten und von Weltraumschrott zu katalogisieren.
Weltraumschrott ist eine anhaltende und wachsende Bedrohung für Satelliten und die Raumfahrt. Diese Trümmerpartikel haben durch ihre extrem hohe Geschwindigkeit das Potenzial, Satelliten und Raumfahrzeuge wie ein Geschoss zu durchschlagen und somit zu zerstören. Um das Risiko von Kollisionen zu vermeiden, ist es von entscheidender Bedeutung, diese Partikel zu lokalisieren, zu verfolgen, zu identifizieren und ihre Umlaufbahn zu dokumentieren.
Bild 1: Mit zwei Radargeräten kann die genaue Position trotz schlechtem Winkelauflösungsvermögen berechnet werden.
Bild 1: Mit zwei Radargeräten kann die genaue Position trotz schlechtem Winkelauflösungsvermögen berechnet werden.
Das Auflösungsvermögen in der Entfernung ist für moderne, mit breitbandigen Sondierungssignalen arbeitende Radargeräte das kleinere Problem. Das Winkelauflösungsvermögen ist jedoch von der geometrischen Größe der Antenne abhängig. Diese ist jedoch nicht so einfach vergrößerbar, weil dadurch auch die Bewegungsmotorik der Antenne betroffen wird, die dann aufgrund ihrer großen Masse nicht mehr so schnell auf das Ziel ausgerichtet werden kann. Ein Antennendiagramm mit einer Halbwertsbreite von 4° hat in 3000 km Entfernung eine Ausdehnung von mehr als 200 km. Gleichzeitig kann jedoch mit einer Bandbreite von 100 MHz die Entfernung bis auf 1,5 m genau bestimmt werden.
Abhilfe kann hier die Nutzung von zwei Radargeräten sein, die in einer Entfernung von etwa 300 km aufgestellt werden und das zu vermessene Schrottteil aus unterschiedlichen Winkeln gleichzeitig vermessen. Diese Methodik wird mit an mehreren Standorten aufgestellten Radargeräten vom Typ GESTRA durchgeführt. Jetzt kann mit Hilfe der Multilateration aus beiden genau gemessenen Entfernungen auch eine sehr genaue Winkelbestimmung vorgenommen werden.
Die herkömmliche Methode zur Erreichung der erforderlichen Winkelauflösung in Weltraumradarsystemen besteht in der Vergrößerung der Antenne. Das TIRA-Radar des Fraunhofer-Instituts für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (Wachtberg, Deutschland) hat zum Beispiel eine Parabolantenne mit einem Durchmesser von 34 Metern.