In-Situ-Messung kleiner, schneller Partikel im Weltraum

Sogenannter „Weltraumschrott“ oder space debris stellt ein Risiko für bemannte und unbemannte Raumfahrtmissionen dar. Um dieses Risiko zu minimieren, sind Modelle entwickelt worden, die die Verteilung von Körpern und Partikeln im Orbit beschreiben und Vorhersagen über die zu erwartende Einschlagshäufigkeit in einer gegebenen Umlaufbahn erlauben. Es ist wichtig, diese Modelle mit Hilfe von Messungen auf ihre Gültigkeit zu prüfen und gegebenenfalls anzupassen. Dabei kommt den Partikeln kleiner als ein Millimeter eine besondere Bedeutung zu. Da diese nicht vom Boden aus erfasst werden können, müssen ihre Häufigkeit und ihr Geschwindigkeitsvektor direkt im Orbit bestimmt werden. Ein möglicher Ansatz der In-Situ-Messung solcher Partikel ist die Flugzeitmessung zwischen zwei Lichtvorhängen. Es wird die Entwicklung eines entsprechenden Partikeldetektors vorgestellt, der eine Bestimmung von Flugrichtung und Geschwindigkeit für Partikel im Mikrometerbereich ermöglichen soll. Dabei wird auf verschiedene Aspekte des optischen Designs eingegangen, sowie auf die Abschätzung des zu erwartenden Messsignals und die damit verbundenen Herausforderungen für Detektion und Streulichtunterdrückung.