// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Weltraumschrott: KI prognostiziert Absturzzeiten von Satelliten und Raketenstufen
Wenn ausgediente Satelliten und Raketenstufen unkontrolliert zur Erde zurückkehren, lässt sich der genaue Zeitpunkt oft schwer bestimmen. Ein neues KI-Modell berücksichtigt Veränderungen des Luftwiderstands und traf bei drei zurückliegenden Wiedereintritten die gemeldeten Zeiten innerhalb seines Unsicherheitsfensters. Ob das Verfahren auch künftige Abstürze zuverlässig vorhersagen kann, ist noch offen.
Abu Dhabi (Vereinigte Arabische Emirate). Jedes Jahr erreichen zahlreiche ausgediente Raumflugkörper wieder die dichteren Schichten der Erdatmosphäre. Dabei sinkt ihre Umlaufbahn zunehmend schneller, weil der Luftwiderstand sie abbremst. Wann ein Objekt schließlich abstürzt, hängt aber nicht nur von seiner bisherigen Flugbahn ab.
Die obere Atmosphäre dehnt sich bei starker Sonnenaktivität aus und erhöht so den Widerstand für tief fliegende Objekte. Zugleich verändert sich die wirksame Angriffsfläche, wenn ein Satellit oder eine Raketenstufe taumelt. Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) treten inzwischen im Tagesdurchschnitt mehr als drei intakte Satelliten oder Raketenstufen in die Erdatmosphäre ein. Schon wenige Minuten Unsicherheit beim Zeitpunkt können deshalb große Unterschiede für die mögliche Absturzregion bedeuten.
Forscher der Khalifa University of Science and Technology (KU) um Dr. Denys Dutykh haben nun ein Verfahren untersucht, das klassische Bahnrechnungen mit einem lernfähigen Computermodell kombiniert. Ziel ist es, den veränderlichen Luftwiderstand präziser abzuschätzen und damit den Zeitpunkt unkontrollierter Wiedereintritte besser einzugrenzen.
Ein wichtiger Parameter ist der sogenannte ballistische Koeffizient. Er beschreibt, wie stark der Widerstand der dünnen Luft ein Objekt abhängig von seiner Form, seiner Masse und seiner Ausrichtung abbremst. Für einfache Prognosen wird dieser Wert häufig als unveränderlich angenommen, obwohl er sich bei taumelnden Satelliten oder Raketenstufen während des Abstiegs ändern kann.
Das neue Verfahren nutzt deshalb ein neuronales Netz, das zeitliche Veränderungen in Messreihen erkennen und fortschreiben kann. Als Trainingsgrundlage dienten rund elf Jahre öffentlicher Bahndaten, die einen gesamten Sonnenzyklus abdecken. Hinzu kamen Angaben zur Sonnenaktivität und zu Schwankungen des Erdmagnetfelds, die den Luftwiderstand in der oberen Atmosphäre beeinflussen.
Die KI schätzt daraus die weitere Entwicklung des ballistischen Koeffizienten. Eine physikalische Simulation berechnet anschließend die Flugbahn und aktualisiert den Widerstandswert alle drei Stunden. Der Wiedereintritt gilt dabei als erreicht, sobald das Objekt auf 80 Kilometer Höhe abgesunken ist. Wiederholte Modellläufe liefern zusätzlich ein Unsicherheitsfenster für den berechneten Zeitpunkt.
Zur Überprüfung haben die Forscher drei bereits erfolgte Wiedereintritte nachträglich mit ihrem Modell durchgerechnet. Dazu gehörten die sowjetische Venussonde Kosmos-482, das frühere Weltraumteleskop NEOWISE und die Oberstufe einer chinesischen Trägerrakete des Typs Langer Marsch 4B. Verglichen wurden die rückblickend berechneten Zeiten mit später veröffentlichten Angaben oder Beobachtungen.
Für Kosmos-482, das am 10. Mai 2025 zur Erde zurückkehrte, errechnete das Modell 06:22 Uhr Weltzeit. Die russische Raumfahrtbehörde meldete 06:24 Uhr. Bei NEOWISE ergab die Rechnung für den 2. November 2024 eine Zeit von 00:54 Uhr, während für den tatsächlichen Wiedereintritt 00:49 Uhr angegeben wurde.
Für die chinesische Raketenstufe berechnete das System am 26. März 2023 einen Wiedereintritt um 22:45 Uhr. Über Südostspanien wurden zwischen 22:33 und 22:36 Uhr Trümmer am Himmel beobachtet. Die von der Methode bestimmten Unsicherheitsfenster betrugen jeweils plus oder minus 11,4 Minuten für Kosmos-482, 7,8 Minuten für NEOWISE und 13,2 Minuten für die Raketenstufe. Sämtliche Vergleichszeiten lagen innerhalb dieser Fenster.