Ziel der Arbeit ist die Verbesserung der Modellvorhersagen für die Weltraummüllumgebung im geostationären Ring. Um das zu erreichen, werden sowohl Beobachtungsdaten des ESA Space Debris Telescope (ESA-SDT) auf Teneriffa als auch historische Weltraumüberwachungsdaten verwendet. Letzteres dient dazu, Kandidaten für mögliche Fragmentationsereignisse zu finden, die im Verlauf des Validierungsprozesses weitergehend untersucht werden. Das Ergebnis der Analyse ist eine verbesserte Liste von Fragmentationsereignissen im geostationären Ring. Die Analyse von historischen Bahnänderungen von nicht-operationellen Objekten im geostationären Ring, die nicht auf natürliche Bahnstörungen zurückzuführen sind, liefert erste Anhaltspunkte für mögliche Fragmentationen. Die erarbeitete Liste der möglichen Fragmentationen wird im Rahmen der darauf folgenden Validierung des Modells gegen Beobachtungsdaten des ESA-SDT als Ausgangsinformation verwendet. Mit Hilfe eines iterativen Prozesses wird festgestellt, ob die vermuteten Ereignisse zur Erzeugung von beobachtbaren Weltraummüllobjekten geführt haben. In der Vergangenheit war bei der Validierung der geostationären Weltraummüllumgebung im Rahmen von MASTER (Meteoroid and Space Debris Terrestrial Reference Model) eine hohe Zahl an künstlichen Ereignissen eingeführt worden, deren Parameter so gewählt waren, daß eine annähernde Übereinstimmung mit den vom ESA-SDT beobachteten Parameterverteilungen erreicht werden konnte. MASTER-2005 enthielt 11 Fragmentationsereignisse in der erweiterten GEO-Umgebung, davon 8 künstliche. Während dieser Ansatz zu einer zufriedenstellenden Lösung im Hinblick auf die beobachteten Objekte geführt hat, ist die Anzahl der Variablen sehr hoch. Dadurch bedingt ist es möglich, vergleichbare Ergebnisse mit künstlichen Ereignissen, die zu anderen Zeitpunkten stattfinden, zu erreichen. Daher ist eine historische Aufstellung von Fragmentationsereignissen in der erweiterten GEO-Umgebung, die ausschließlich auf den zwischen 2001 und 2004 gewonnenen Beobachtungsdaten des ESA-SDT basiert, unzuverlässig. Der in dieser Arbeit vorgestellte Ansatz kann dazu dienen, die Unsicherheiten zu reduzieren, indem genaue Werte für Zeitpunkt, Bahndaten des Mutterobjektes und Art des Ereignisses zur Verfügung gestellt werden. Um die unterschiedlichen Analysen durchführen zu können, die diese Arbeit erfordert, muss eine Vielzahl von Software-Werkzeugen neu erstellt oder verbessert werden. Zusätzlich dazu enthält diese Arbeit auch Ausführungen zu angrenzenden Problemstellungen, so z.B. zur Analyse der Leistungsfähigkeit eines weltraumgestützten Weltraumüberwachungssystems, mit dessen Hilfe das Wissen über die Objektumgebung im geostationären Ring signifikant verbessert werden könnte.

    The scope of this work is the improvement of the model predictions for the space debris environment in the geostationary ring. For this purpose, both observation data of the ESA Space Debris Telescope (ESA-SDT), located at Tenerife, Spain, and historical space surveillance data will be used. The latter is necessary to find candidates for possible fragmentation events to be further examined in the validation process. The result of these activities is a revised list of GEO fragmentations. By analyzing historical orbit changes of objects in the geostationary ring that are not due to orbit perturbations or due to planned maneuvers, candidates for fragmentation events are identified. The list of suspected anomalies is used for further analysis, considering ESA-SDT observation data. Using an iterative process, it is determined whether a suspected fragmentation has produced any observable debris. In the past, the validation of the GEO environment had included the postulation of a significant number of artificial events that had been chosen in a manner to reproduce those features observed by ESA-SDT in the debris population. In MASTER-2005, out of the 11 modeled fragmentations in GEO 8 were artificial events. While this is a valid approach for matching the observation data with the model, the amount of variables involved can be substantiaL Especially, it is possible to achieve similar validation results with artificial events occurring at different times, making a historical analysis of GEO fragmentation frequency solely based on ESA-SDT observation data obtained between 2001 and 2004 unreliable. The chosen approach can help reducing the ambiguities in the observation data by providing accurate values for the event times, parent object orbit, and type of the object fragmenting. A number of tools needed to be developed or improved in order to perform the different analyses that were done in the course of this dissertation. In addition to that, other contributions to debris environment modeling and observation are described, including a brief performance analysis for a possible future space based space surveillance system that would help improving the knowledge of the object environment in the geostationary ring.


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    Title :

    New contributions to space debris environment modeling


    Additional title:

    Neue Beiträge zur Modellierung von Weltraummüll


    Contributors:

    Published in:

    Publication date :

    2008


    Size :

    124 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen




    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    English





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