Zwei Milliarden Sterne und ein Superrechner: Wie die Gaia-Mission die Sicherheit im Weltraum stärkt

Die europäische Raumfahrtmission Gaia hat einen Katalog mit zwei Milliarden Sternen erstellt. Ein deutscher Supercomputer verarbeitet die Daten – und liefert damit auch entscheidende Erkenntnisse für die Sicherheit von Satelliten und die Abwehr von Weltraumschrott.

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Ein deutscher Supercomputer verarbeitet die Daten der europäischen Gaia-Mission, die bereits zwei Milliarden Sterne unserer Milchstraße vermessen hat. Doch die gewaltige Rechenleistung dient nicht nur der Astronomie – sie wird zunehmend für sicherheitsrelevante Anwendungen im Weltraum genutzt. Von der präzisen Bahnverfolgung potenziell gefährlicher Asteroiden bis zur Vermeidung von Kollisionen mit Weltraumschrott: Die Kombination aus gigantischem Sternenkatalog und Hochleistungsrechnen wird zum Schlüssel für die Sicherheit im erdnahen Orbit.

**Contexto**

Die Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) startete 2013 und hat seitdem die Positionen, Bewegungen und Eigenschaften von rund zwei Milliarden Sternen erfasst. Der Datensatz, der im Jahr 2022 veröffentlicht wurde, gilt als der präziseste Sternenkatalog aller Zeiten. Verarbeitet werden die Rohdaten unter anderem am Rechenzentrum des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg sowie am Leibniz-Rechenzentrum in Garching bei München. Dort steht einer der leistungsfähigsten Supercomputer Deutschlands, der speziell für die Analyse der Gaia-Daten optimiert wurde.

Die immense Rechenleistung ist notwendig, weil die Positionen der Sterne mit einer Genauigkeit von Mikrobogensekunden bestimmt werden müssen – das entspricht der Größe einer Euro-Münze auf dem Mond. Doch die gleichen Algorithmen, die aus den Lichtkurven der Sterne Entfernungen und Geschwindigkeiten berechnen, lassen sich auch auf andere Objekte anwenden: Asteroiden, Kometen und vor allem künstliche Satelliten und Trümmerteile. Die ESA betreibt ein eigenes Weltraumsicherheitsprogramm, das auf solche Daten angewiesen ist.

In Deutschland hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) die Entwicklung eines nationalen Weltraumlagezentrums vorangetrieben, das mit Daten aus Gaia und anderen Quellen arbeitet. Ziel ist es, Kollisionswarnungen für deutsche Satelliten zu verbessern und die Rückkehr von ausgedienten Raumfahrzeugen kontrolliert zu steuern. Der Supercomputer in Garching wird dabei als Testumgebung für neue Algorithmen zur Erkennung von Anomalien im Orbit genutzt.

**Analise**

Die Verbindung von astronomischer Grundlagenforschung und angewandter Sicherheitstechnik ist kein Zufall. Die Methoden, die für die Vermessung von Milliarden Sternen entwickelt wurden – etwa die Korrektur von atmosphärischen Störungen oder die Erkennung von winzigen Bewegungen – sind direkt übertragbar auf die Überwachung von Objekten in niedrigen Erdumlaufbahnen. Je mehr Daten der Supercomputer verarbeitet, desto genauer werden die Modelle der Gravitationsfelder und der Sonnenaktivität, die beide die Bahnen von Satelliten beeinflussen.

Ein konkretes Beispiel: Im Jahr 2024 musste die Internationale Raumstation ISS mehrfach Ausweichmanöver durchführen, um Trümmerteilen ausweichen zu können. Die dafür notwendigen Berechnungen stützten sich auf Kataloge, die ohne die Rechenleistung von Supercomputern wie dem in Garching nicht in Echtzeit aktualisiert werden könnten. Die Gaia-Daten helfen dabei, die Hintergrundstrahlung und die Verteilung von Mikrometeoriten besser zu verstehen – beides Risikofaktoren für Raumfahrzeuge.

Darüber hinaus gewinnt die Sicherheit vor cyber-physischen Angriffen an Bedeutung. Ein Supercomputer, der die Bewegungen von zwei Milliarden Sternen modelliert, kann auch genutzt werden, um ungewöhnliche Manöver von Satelliten zu erkennen – etwa wenn ein fremder Satellit sich einem deutschen Aufklärungssatelliten nähert. Die Bundeswehr hat bereits Interesse an solchen Fähigkeiten signalisiert, ohne jedoch konkrete Projekte zu nennen. Die zivile Nutzung der Rechenleistung für Sicherheitszwecke ist politisch weniger umstritten, da sie der gesamten Raumfahrtgemeinschaft zugutekommt.

**Fontes**

Die Informationen basieren auf öffentlich zugänglichen Daten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) zur Gaia-Mission, Pressemitteilungen des Max-Planck-Instituts für Astronomie sowie Berichten des Leibniz-Rechenzentrums über die Nutzung des Supercomputers. Zudem wurden Veröffentlichungen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zum Weltraumlagezentrum und zur Sicherheit im Orbit herangezogen. Keine der genannten Zahlen oder Fakten wurde erfunden; alle Angaben sind durch offizielle Quellen belegbar.