Moderne abbildende Radartechnologie zur Weltraumlageerfassung der Zukunft

Abstract

Angesichts der extrem zunehmenden Zahl von Weltraumobjekten wird eine umfassende und qualitativ hochwertige Weltraumüberwachung immer wichtiger. Radar ist eine leistungsfähige und dafür bestens geeignet Technologie, die neben der Erkennung und Verfolgung von Objekten auch räumlich hochauflösende Bilder unabhängig von Tageslicht und den meisten Wetterbedingungen ermöglicht. In Verbindung mit der invers angewandten Technik des Radars mit synthetischer Apertur (ISAR – Inverse Synthetic Aperture Radar) können heute schon sehr hochauflösende und entfernungsunabhängige zweidimensionale Bilder gewonnen werden. Moderne und damit deutlich weiterentwickelte Radarabbildung von Weltraumobjekten ist jedoch eine komplexe und anspruchsvolle Aufgabe, die viele technologische und signalverarbeitende Fragen berührt. Daher hat das Institut für Hochfrequenztechnik und Radartechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) neben theoretischen Arbeiten ein experimentelles Radarsystem mit der Bezeichnung IoSiS (Imaging of Satellites in Space) für die Grundlagenforschung zu neuen Konzepten zur Erfassung von hochauflösenden Radarbildprodukten von Objekten in einer niedrigen Erdumlaufbahn (LEO) entwickelt und aufgebaut. Auf der Grundlage der Pulsradartechnologie, die eine präzise Kalibrierung und Fehlerkorrektur ermöglicht, hat IoSiS bereits Weltraumobjekte mit einer räumlichen Auflösung im Zentimeterbereich abgebildet, was in der öffentlichen Wahrnehmung und in der zugänglichen Literatur neuartig ist. Zudem hat sich das DLR dem Forschungsgebiet „Responsive Space“ verschrieben, was sich intensiv mit Fragen der kurzfristigen Reaktion auf den Ausfall von Weltraumsystemen auseinandersetzt. Eine essentielle Komponente dabei ist eine leistungsstarke Radarsensorik, die z.B. vom Erdboden aus eine hochgenaue Charakterisierung des mechanischen Zustands von Weltraumobjekten ermöglicht, sowie Informationen über Art und Verhalten von unbekannten und ggf. bedrohlichen Objekten im Orbit liefern kann. Das DLR-Radarsystem IoSiS ist ein erster Meilenstein zur Erfüllung dieser Aufgabe, mittels dem die Erforschung und Entwicklung moderner und zukunftsweisender Monitoring-Konzepte auch experimentell unterstützt wird. Ein in der jüngeren Vergangenheit dazu ausgearbeitetes Konzept erlaubt z.B. die echt dreidimensionale als auch multi-statische Abbildung von Objekten, neben einer Vielzahl weiterer Vorzüge. Das System IoSiS sowie eindrucksvolle Messergebnisse und Simulationen zu zukünftigen Fähigkeiten werden präsentiert und diskutiert.