Chinesische Forscher berechnen, wie Satelliten fremde Satelliten ausspähen können

Wie lässt sich ein fremder Satellit von mehreren Seiten fotografieren, ohne für jeden Positionswechsel unnötig viel Treibstoff zu verbrauchen? Chinesische Forscher haben dafür eine Flugstrategie entwickelt, die vier unterschiedliche Annäherungsmanöver kombiniert. Gedacht ist sie ausdrücklich für die Beobachtung nicht kooperativer Raumfahrzeuge. Bislang existiert das Verfahren allerdings nur in der Simulation.

Die Forschungsgruppe um Yunhe Meng von der Sun Yat-sen University beschreibt das Verfahren im Fachjournal Space: Science & Technology. Ziel ist es, Informationen über die Nutzlast eines anderen Satelliten aus mehreren Blickrichtungen zu gewinnen. Daraus sollen sich nach Angaben der Autoren Rückschlüsse auf dessen Missionsstatus und mögliches Bedrohungspotenzial ziehen lassen. Die Studie wurde am 30. Juni 2026 veröffentlicht.

Warum Satelliten andere Satelliten aus der Nähe beobachten

Solche Annäherungen sind keine rein theoretischen Szenarien. Die USA betreiben mit dem Geosynchronous Space Situational Awareness Program (GSSAP) bereits Satelliten, die nahe dem geosynchronen Orbit andere künstliche Objekte beobachten und charakterisieren können.

Die US Space Force bestätigt ausdrücklich, dass GSSAP-Satelliten sogenannte Rendezvous and Proximity Operations durchführen können. Dabei manövrieren sie in die Nähe eines interessierenden Raumfahrzeugs, um es genauer zu untersuchen. Als Aufgaben nennt die Space Force unter anderem die Aufklärung von Anomalien und eine verbesserte Überwachung.

Das Programm wächst weiter. Am 12. Februar 2026 brachte eine Vulcan-Centaur-Rakete mit GSSAP 7 und GSSAP 8 zwei weitere Satelliten ins All. Sie sollen die amerikanische Überwachung im geosynchronen Orbit verstärken.

Auch China und Russland verfügen über Raumfahrzeuge, die komplexe Annäherungs- und Rendezvousmanöver ausführen können. Die Secure World Foundation dokumentiert solche Fähigkeiten regelmäßig in ihrem Bericht über militärisch relevante Weltraumtechnologien.

Ein fremder Satellit soll aus mehreren Richtungen ins Bild kommen

Für die chinesischen Forscher besteht die Herausforderung nicht allein darin, möglichst nah an ein Ziel heranzufliegen. Der Beobachtungssatellit soll es aus mehreren Richtungen erfassen.

Das ist wichtig, wenn beispielsweise Antennen, Solarpaneele oder andere Komponenten untersucht werden sollen. Eine Kamera mit fester Blickrichtung sieht je nach relativer Position nur einen Teil des Raumfahrzeugs. Unterschiedliche Flugbahnen verändern dagegen die Perspektive.

Die Studie betrachtet deshalb vier Formen der Relativbewegung: ein tropfenförmiges Flugmuster („drip-drop model“), einen koplanaren Umflug, einen nicht koplanaren Umflug sowie einen Driftflug.

Jedes dieser Manöver bringt den Beobachter auf andere Positionen relativ zum Ziel. Die Herausforderung besteht darin, sie in einer sinnvollen Reihenfolge miteinander zu verbinden.

Algorithmus kombiniert vier Flugmanöver

Die Grundlage bilden die Clohessy-Wiltshire-Gleichungen. Mit ihnen lässt sich die relative Bewegung zweier Raumfahrzeuge auf benachbarten, annähernd kreisförmigen Bahnen näherungsweise beschreiben.

Für die Übergänge zwischen den verschiedenen Flugmustern berechnen die Forscher Manöver mit mehreren kurzen Schubimpulsen. Anschließend entscheidet ein Optimierungsverfahren, welche Ausgangspunkte und Flugmuster nacheinander genutzt werden.

Dafür verwendet das Team ein sequenzielles Koalitionsspiel. Der Algorithmus baut einen Entscheidungsbaum auf und bewertet mögliche Kombinationen aus Ausgangspunkt und Relativflugmodell. Entscheidend ist dabei der für das jeweilige Manöver erforderliche Impuls und damit der Treibstoffaufwand.

In der Simulation entstand auf diese Weise eine komplette Abfolge aus allen vier untersuchten Flugmustern. Bereits ausgewählte Kombinationen wurden in den folgenden Schritten nicht erneut verwendet. So sollte der Satellit das Ziel nacheinander aus verschiedenen Richtungen beobachten.

Wie lange bleibt das Ziel vor der Kamera?

Neben dem Manöveraufwand untersuchten die Forscher, wie lange der fremde Satellit tatsächlich beobachtet werden kann. Dafür definieren sie die „Effective Observation Time“, kurz EOT.

Sie gibt an, wie lange sich das Ziel gleichzeitig innerhalb einer festgelegten Entfernung und im Sichtfeld der Kamera befindet.

Die Simulation zeigt: Wird ein größeres Sichtfeld zugelassen, steigt die effektive Beobachtungszeit. Das gilt im verwendeten Modell ebenfalls für eine größere zulässige Distanz zum Ziel. Auch die räumliche Größe der jeweiligen Relativflugbahn beeinflusst, wie lange der Satellit im erfassbaren Bereich bleibt.

Die Flugstrategie soll damit zwei Anforderungen zusammenbringen: verschiedene Perspektiven auf das Ziel und einen möglichst geringen Manöveraufwand.

Studie nimmt ein nicht manövrierendes Ziel an

Die Ergebnisse haben allerdings klare Grenzen. Getestet wurde das Verfahren ausschließlich am Computer. Einen Satelliten hat das Team damit bislang nicht gesteuert.

Zudem vereinfacht die Studie das Szenario erheblich. Der beobachtete Satellit gilt zwar als „nicht kooperativ“, führt während der berechneten Annäherung aber selbst keine Ausweich- oder sonstigen Manöver aus. Der Beobachter kennt seine Bahn, Position und Geschwindigkeit.

Ein Ziel, das auf die Annäherung reagiert und selbst seine Umlaufbahn verändert, würde die Planung deutlich komplizierter machen.

Auch die verwendeten Clohessy-Wiltshire-Gleichungen beruhen auf vereinfachenden Annahmen und beschreiben die Relativbewegung nahe einer kreisförmigen Referenzbahn. Für eine reale Mission müssten weitere Einflüsse berücksichtigt werden.

Nicht nur für militärische Missionen interessant

„Ausspähen“ ist dennoch nur ein möglicher Anwendungsfall der Methode. Vergleichbare Relativflugverfahren werden auch für Satelliteninspektionen, Wartungsmissionen, Formationsflug, Rendezvous und Docking benötigt.

Die Autoren selbst stellen ihre Arbeit jedoch ausdrücklich in einen sicherheitspolitischen Zusammenhang. Sie wollen nicht kooperative Ziele aus mehreren Richtungen erfassen, um Informationen über Nutzlast, Missionsstatus und mögliches Bedrohungspotenzial zu gewinnen.

Quellen

• Hu et al.: „Spacecraft Proximity Operation Model-Based Sequential Coalitional Observation Game Strategy Design“, Space: Science & Technology, 30. Juni 2026.
• U.S. Space Force: Geosynchronous Space Situational Awareness Program (GSSAP).
• Space Systems Command: Erfolgreicher Start der Mission USSF-87, 12. Februar 2026.
• Secure World Foundation: Global Counterspace Capabilities Report 2026.