Multi-layer insulation as contribution to orbital debris

Das Hauptthema dieser Dissertation ist die Modellierung von Mehrschichtisolationsfolie (MLI) als potentieller Beitrag zum Weltraummüll. Messdaten, die auf die speziellen Eigenschaften von MLI zutreffen, existieren fast ausschließlich für die Gruppe der geosynchronen Bahnen. Aus diesem Grund wird insbesondere dieser Bahnbereich untersucht. Das Referenzmodell zur Beschreibung der terrestrischen Weltraummüllumgebung (MASTER-2009) der europäischen Weltraumbehörde ESA beinhaltet die letzten umfassenden Simulationsergebnisse von MLI als Beitrag zum Weltraummüll. Die Modelle auf denen diese Ergebnisse basieren beruhen auf einer Reihe von Annahmen, die durch publizierte Untersuchungen zu den Eigenschaften von MLI gestützt sind. Neue Erkenntnisse aus Boden- und In-Situ-Messungen wurden im Rahmen der aktuellen Arbeit genutzt, um Verbesserungen am Modell zur Simulation von MLI-Trümmern vorzunehmen, die in Fragmentierungsereignissen erzeugt werden. Im Verlauf der Untersuchungen vermehrten sich die Indizien dafür, dass die Zahl der MLI Objekte, die auf Grund von Degenerationsprozessen freigesetzt werden, der in Fragmentierungen erzeugten untergeordnet ist. Aus diesem Grund wurde die Modellierung der Freisetzung von MLI im weiteren Verlauf auf den fragmentierungsbasierten Prozess beschränkt. Darüber hinaus wurde der Einfluss von Vereinfachungen der Geometrie von MLI-Fragmenten auf die Entwicklung der Umlaufbahn um die Erde in weiteren Simulationen untersucht. Die Ergebnisse des neuen MLI Modells wurden zur Validierung mit Beobachtungsdaten des geostationären- und Geotransferbahnbereichs verglichen, die mittels des Weltraummüllteleskops (SDT) der ESA erzielt worden sind. Während dieser Untersuchungen wurden Hinweise gefunden, die darauf hindeuten, dass die Zahl der nicht-MLI Trümmer, die in Explosionen von Raketenoberstufen der Arianeträgerrakete zwischen den Jahren 1984 und 2002 entstanden sind, bislang deutlich unterschätzt worden ist. Besonders hervorzuheben ist hierbei die Explosion der Oberstufe mit der internationalen Bezeichnung 1989-006B am 1. Januar 2001. Es konnte gezeigt werden, dass die hierbei entstandene Trümmerwolke durch das SDT in demselben Jahr beobachtet wurde. Die Simulationsergebnisse, die in dieser Dissertation präsentiert werden, weisen gute Übereinstimmung mit publizierten Daten aus Beobachtungen mittels des SDT auf, wodurch die Validität der Modellierung bestärkt wird.