Radioteleskop wird Weltraumradar: Netzwerk erfasst Objekte in 36.000 km Höhe
Ein internationales Forschungsteam schaltet Großantennen zu einem Weltraumradar zusammen. Das System soll mehr als zehnmal empfindlicher sein.
Das Mark-II-Teleskop und das 76 m große Lovell-Teleskop am Jodrell Bank Observatory im Abendlicht. Im LBMR-Projekt dienen solche radioastronomischen Großantennen als empfindliche Empfänger für Radarechos aus dem geostationären Orbit.
Foto: picture alliance / robertharding | Ed Rhodes
Radioteleskope sollen künftig nicht nur Signale ferner Sterne und Galaxien auffangen. Ein internationales Forschungsteam hat mehrere Großantennen zu Empfängern eines verteilten Radarsystems umfunktioniert. Bei einer Live-Demonstration ließen sich damit Satelliten und andere Objekte im geostationären Orbit erfassen und die Messdaten in Echtzeit verarbeiten.
Hinter dem Projekt steht ein Team unter Leitung der University of Birmingham. Beteiligt sind außerdem die University of Manchester, die Goonhilly Earth Station, das Lincoln Laboratory des Massachusetts Institute of Technology und die australische Forschungsorganisation CSIRO. Finanziert wird das Vorhaben von der britischen Raumfahrtagentur UK Space Agency.
Schwache Radarechos aus 36.000 km Entfernung
Die Überwachung des geostationären Orbits stellt Radarsysteme vor besondere Herausforderungen. GEO-Satelliten bewegen sich in rund 35.786 km Höhe über dem Äquator mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie die Erde. Von einem festen Punkt am Boden aus betrachtet scheinen sie deshalb am Himmel stillzustehen.
In diesem Orbit befinden sich zahlreiche Kommunikations-, Wetter- und militärisch genutzte Satelliten. Zugleich kreisen dort außer Betrieb genommene Raumfahrzeuge, ausgebrannte Raketenstufen und kleinere Trümmerteile. Aufgrund der großen Entfernung erreichen deren Radarechos die Erde jedoch nur stark abgeschwächt.
Konventionelle Radaranlagen benötigen deshalb leistungsstarke Sender und große Empfangsantennen. Das Projekt Long Baseline Multistatic Radar, kurz LBMR, verteilt diese Aufgaben auf räumlich voneinander entfernte Anlagen: Ein Radar beleuchtet das Zielobjekt, während mehrere Radioteleskope und Kommunikationsantennen die reflektierten Signale auffangen.
Lovell-Teleskop dient als empfindliches Radar-Ohr
Für die Vorführung nutzte das Forschungsteam unter anderem das Lovell-Teleskop am Jodrell Bank Observatory. Seine vollständig bewegliche Parabolantenne besitzt einen Durchmesser von 76 m. Hinzu kamen Antennen des britischen Radioteleskopverbunds e-MERLIN sowie eine 30-m-Kommunikationsantenne der Goonhilly Earth Station in Cornwall.
Diese Anlagen sind normalerweise darauf ausgelegt, extrem schwache Radiosignale aus dem Weltall zu empfangen. Genau diese hohe Empfindlichkeit macht sie auch für Radarmessungen interessant. Nach Angaben des Projektteams kann die Einbindung der Großantennen die Empfindlichkeit bestehender Radarsysteme um mehr als den Faktor zehn erhöhen. Dadurch sollen sich kleinere Objekte über größere Entfernungen erkennen lassen.
Die Radioteleskope senden dabei selbst keine Radarstrahlung aus. Sie arbeiten als passive Empfänger und registrieren die Echos eines getrennten Senders. Weil Sender und Empfänger an unterschiedlichen Standorten stehen, handelt es sich um ein bistatisches beziehungsweise – bei mehreren Empfängern – multistatisches Radar.
Messstationen müssen exakt synchronisiert sein
Die weiten Entfernungen zwischen den Antennen verbessern die Beobachtungsmöglichkeiten, erhöhen aber zugleich den technischen Aufwand. Die empfangenen Signale müssen präzise zeitlich synchronisiert, zusammengeführt und dem richtigen Objekt zugeordnet werden. Schon kleine Zeitfehler können die berechnete Position oder Geschwindigkeit verfälschen.
Bei der Demonstration wurden die Signale der räumlich verteilten Anlagen in Echtzeit verarbeitet. Vertreter aus Behörden, Verteidigung und Industrie konnten die erfassten Radarsignale und daraus gewonnenen Messwerte live am ESA-Standort ECSAT im britischen Harwell verfolgen. Nach Darstellung der beteiligten Universitäten war dies die erste Echtzeitvorführung eines solchen Radarsystems mit langen Basislinien und mehreren verteilten Empfängern.
Frühere Versuche hatten bereits gezeigt, dass weit voneinander entfernte Radarsender und Radioteleskope gemeinsam Satelliten erfassen können. In einer 2023 veröffentlichten Arbeit wurden unter anderem das US-Radar Millstone Hill und mehrere europäische Radioteleskope miteinander gekoppelt. Dabei ließen sich mehrere Ziele erkennen und verfolgen sowie die Bewegung rotierender Objekte aus den Radardaten rekonstruieren.
Vorhandene Infrastruktur statt neuer Radarstationen
Der wesentliche Vorteil des LBMR-Konzepts liegt in der Nutzung bestehender Anlagen. Anstatt ausschließlich neue, speziell errichtete Weltraumradare aufzubauen, könnten wissenschaftliche Radioteleskope und kommerzielle Satellitenantennen zeitweise in ein gemeinsames Überwachungsnetz eingebunden werden.
Die UK Space Agency förderte das Projekt mit 452.000 £. Als mögliche Sender nannte sie bei der Projektvergabe unter anderem das Millstone-Hill-Radar in den USA sowie eine Radaranlage auf dem Kwajalein-Atoll im Pazifik. Ziel war eine Live-Demonstration, mit der das Konzept als skalierbare und vergleichsweise kostengünstige Lösung für die Weltraumüberwachung überprüft werden sollte.
Das Netzwerk besitzt zugleich eine deutliche Dual-Use-Komponente. Es kann Daten für die zivile Kollisionsvermeidung und den nachhaltigen Betrieb von Satelliten liefern. Gleichzeitig lassen sich damit möglicherweise Manöver, Annäherungen und andere Aktivitäten fremder Raumfahrzeuge beobachten.
Noch fehlen konkrete Leistungsdaten
Die erfolgreiche Vorführung bedeutet noch nicht, dass bereits ein dauerhaft arbeitendes Überwachungsnetz zur Verfügung steht. In den veröffentlichten Angaben fehlen zudem zentrale Leistungswerte. Das Projektteam nennt weder die Größe und Radarreflexionsfläche der erfassten Objekte noch die erreichte Positionsgenauigkeit oder die kleinste zuverlässig erkennbare Objektgröße.
Die Demonstration zeigt jedoch, dass große wissenschaftliche Antennen in ein Echtzeit-Radarsystem eingebunden werden können. Im nächsten Schritt müsste daraus ein dauerhaft verfügbares Netzwerk entstehen, das unterschiedliche Sender und Empfänger koordiniert und seine Messdaten in bestehende Systeme zur Überwachung des erdnahen Weltraums einspeist.
Quellen
- University of Birmingham: „Scientists turn radio telescopes into space scanners“
Primärquelle zur aktuellen LBMR-Demonstration. Enthält Angaben zur Echtzeitverarbeitung, zu den Projektpartnern, den beteiligten britischen Antennen und zur laut Projektteam mehr als zehnfach höheren Empfindlichkeit.
Zur Mitteilung der University of Birmingham - University of Manchester: „Jodrell Bank demonstrates live radar observations of satellites and space debris“
Ergänzende Primärquelle mit technischen Details zum 76-m-Lovell-Teleskop, zum e-MERLIN-Netz und zum australischen Mopra-Radioteleskop. Die Quelle bezeichnet die Echtzeitvorführung als Weltpremiere für diese Form der Radartechnik.
Zur Mitteilung der University of Manchester - UK Space Agency: „UK Space Agency goes global with 23 new projects“
Offizielle Fördermitteilung vom 30. September 2025. Sie nennt die Förderung von 452.000 £, die beteiligten Einrichtungen sowie Millstone Hill und Kwajalein als mögliche leistungsstarke Radarsender des LBMR-Konzepts.
Zur Fördermitteilung der UK Space Agency - Uysal et al.: „Large Baseline Bistatic Radar Imaging for Space Domain Awareness“
Wissenschaftliche Veröffentlichung zu früheren Langbasis-Radarmessungen. Beschrieben werden die Kopplung des Millstone-Hill-Radars mit e-MERLIN und dem Westerbork-Radioteleskop sowie die Erfassung, Identifikation und Charakterisierung realer Weltraumobjekte.
Zur Publikation bei der University of Birmingham - Serrano et al.: „Long baseline bistatic radar imaging of tumbling space objects for enhancing space domain awareness“
Open-Access-Fachaufsatz zu früheren Versuchen mit Millstone Hill, dem deutschen TIRA-Radar, e-MERLIN und dem Westerbork-Radioteleskop. Untersucht wurden taumelnde Raketenoberstufen in annähernd geosynchronen Umlaufbahnen.
Zur Veröffentlichung im Fraunhofer-Publica-Repository - European Space Agency: „Types of orbits“
Offizielle Hintergrundquelle zur Höhe und Funktionsweise des geostationären Orbits. Die ESA nennt eine Höhe von 35.786 km und eine Umlaufzeit von 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden.
Zur Orbitübersicht der ESA
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