Kollisionsvermeidung Software: Warum Satelliten fast nie ausweichen

Kollisionsvermeidung: Software entscheidet, nicht der Satellit

Kollisionsvermeidung: Software im Kontrollzentrum vergleicht die Bahn eines aktiven Satelliten mit den Bahnen aller katalogisierten Objekte, berechnet für jede mögliche Annäherung eine Wahrscheinlichkeit und schlägt erst oberhalb eines festen Schwellenwerts ein Ausweichmanöver vor. Satelliten im Orbit werden also nicht gesteuert wie Flugzeuge, sondern rechnerisch überwacht. Die Freigabe trifft der Betreiber am Boden, oft Tage vor der eigentlichen Annäherung.

Weltraumsicherheit bis zum letzten Zentimeter

Trümmer umkreisen die Erde mit mehreren zehntausend Kilometern pro Stunde, und bei einer Begegnung addieren sich die Geschwindigkeiten beider Objekte. Wie gefährlich ist Weltraumschrott unter diesen Bedingungen? Am 23. August 2016 registrierte das Kontrollteam von Sentinel-1A über die Telemetrie der Mission eine plötzliche Kursabweichung und einen dauerhaften Leistungsabfall an einem Solarflügel.

Das Fragment maß rund einen Zentimeter, wog etwa 0,2 Gramm und hinterließ eine Einschlagfläche von 40 Zentimetern. Ein Objekt dieser Größe steht in keinem Katalog, und die Missionen der Copernicus-Sentinels liefern ihre Daten seither unverändert weiter. Für die Weltraumsicherheit ist genau diese Größenklasse die heikelste, denn die ISS ist nach Angaben des DLR nur auf Einschläge bis etwa einen Zentimeter ausgelegt, und sie trägt den stärksten Schutz von allem, was im Orbit fliegt.

Wenn aus Trümmern neue Trümmer werden

Ein Zusammenstoß endet nicht mit den beiden beteiligten Objekten. Am 10. Februar 2009 trafen der aktive Satellit Iridium 33 und der ausgediente Cosmos 2251 aufeinander, und aus zwei Objekten wurden nach Angaben des DLR über 2.300 identifizierte Trümmerteile, die bis heute ihre eigenen Bahnen ziehen und eigene Annäherungen erzeugen. Das Kessler-Syndrom beschreibt, worauf diese Kettenreaktion im Großen zuläuft, weil Fragmente aus Kollisionen weitere Kollisionen auslösen. Der Space Environment Report der ESA vom 14. September 2026 hält dazu fest, dass die Trümmermenge selbst dann weiter wachsen würde, wenn ab sofort kein einziger Satellit mehr startet. Genau diese Kettenreaktion ist der Grund für den Aufwand der Kollisionsvermeidung. Software am Boden soll verhindern, dass aus einem einzigen Zusammenstoß tausende neue Objekte werden.

Wie viel Weltraumschrott gibt es, und was davon wird verfolgt?

Die Bestandszahlen der ESA trennen zwei Dinge, die im Alltag vermischt werden, nämlich geschätzte Objektmengen und erfasste Bahnen. Zum Stand 31. Juli 2026 nennt das Space Debris User Portal der ESA folgende Größenordnungen für Weltraummüll und aktive Technik zusammen:

• rund 68.450 Objekte größer als 10 Zentimeter, darunter etwa 11.300 aktive Nutzlasten
• rund 1,5 Millionen Objekte zwischen 1 und 10 Zentimetern
• rund 230 Millionen Objekte zwischen 1 Millimeter und 1 Zentimeter
• etwa 46.950 Objekte, die von Überwachungsnetzen regelmäßig verfolgt werden
• mehr als 17.000 Tonnen Gesamtmasse in der Erdumlaufbahn

Wie viel Weltraumschrott gibt es wirklich? Das hängt an der Größenklasse, denn nur die vierte Zahl beschreibt, womit ein Betreiber rechnen kann. Aktive Technik macht dabei rund ein Sechstel der großen Objekte aus, der Rest sind ausgediente Satelliten, Raketenoberstufen und Bruchstücke aus mehr als 660 Zerfalls-, Explosions- und Kollisionsereignissen. Betrieblich am unangenehmsten ist beim Weltraumschrott die mittlere Klasse zwischen einem und zehn Zentimetern, denn diese Objekte sind zu klein für eine verlässliche Bahnbestimmung und zu groß, um einen Treffer folgenlos zu überstehen.

Geschätzt ist nicht katalogisiert

Die Quellen widersprechen sich scheinbar. Das DLR beziffert den katalogisierten Weltraumschrott auf rund 45.000 Teile, und Holger Krag, Leiter des ESA Space Debris Office, sprach im Februar 2026 von rund 40.000 Objekten, deren Position bekannt ist. Der Unterschied ist keine Ungenauigkeit, sondern die Grenze des Katalogs, denn ein Objekt ohne bekannte Bahn kann in keiner Rechnung auftauchen. Jede Warnung beruht deshalb auf einem unvollständigen Bild, weshalb Software für die Kollisionsvermeidung mit Unsicherheiten arbeiten muss statt mit Gewissheiten. Wie groß diese Unsicherheit ausfällt, hängt davon ab, wann ein Objekt zuletzt vermessen wurde. Erst die Überlappung seines Fehlerbereichs mit dem des eigenen Satelliten ergibt die Wahrscheinlichkeit.

Wie entsteht ein Katalog, dem Betreiber trauen können?

Ein Bahnkatalog entsteht nicht aus einer Beobachtung, sondern aus der laufenden Verrechnung vieler. Radaranlagen, optische Teleskope und Laserentfernungsmessung liefern Positionen unterschiedlicher Genauigkeit und für unterschiedliche Bahnhöhen. Software für Raumfahrt und Erdbeobachtung führt diese Messungen zusammen, schätzt daraus Bahnen und schreibt sie fort. Jede Software zur Kollisionsvermeidung steht und fällt mit diesem Katalog. Weltraumüberwachung ist damit in erster Linie ein Datenproblem und erst in zweiter Linie eine Frage der Sensoren.

Drei Messverfahren und ihre Auflösungsgrenze

Jedes Verfahren hat eine Untergrenze, unterhalb derer es nichts mehr sieht. Die deutsche Großradaranlage TIRA in Wachtberg bei Bonn spürt nach Angaben des DLR Trümmerteile bis etwa zwei Zentimeter Durchmesser auf, während das Ein-Meter-Teleskop der ESA auf Teneriffa im geostationären Orbit Objekte ab rund 15 Zentimetern erfasst. Laserentfernungsmessung bestimmt die Position bekannter Objekte über die Laufzeit eines Lichtimpulses. Der Katalog ist ausgerechnet dort am dünnsten, wo die Objekte am zahlreichsten sind, nämlich im Zentimeterbereich. Jede Software zur Kollisionsvermeidung erbt diese Lücke.

Wie lange Trümmer oben bleiben, hängt an der Bahnhöhe

Neben der Größe entscheidet die Flughöhe, wie lange ein Objekt zum Problem bleibt. In 400 Kilometern Höhe bremst die Restatmosphäre ein Trümmerteil binnen etwa eines Jahres aus, in 800 Kilometern können daraus 150 Jahre und mehr werden. Genau dort, zwischen 800 und 900 Kilometern, liegt nach denselben Angaben die größte Trümmerdichte, und in diesem Band arbeiten viele Erdbeobachtungssatelliten. Weltraumschrott verschwindet dort nicht von selbst, sondern bleibt über Jahrzehnte Teil der Rechnung.

Ab welcher Kollisionswahrscheinlichkeit wird ausgewichen?

Die Ausweichschwelle im Satellitenbetrieb ist eine betriebliche Größe und keine physikalische. Maßgeblich ist die berechnete Kollisionswahrscheinlichkeit. Satelliten der ESA weichen aus, wenn dieser Wert über etwa 1 zu 10.000 liegt, und darunter bleibt die Warnung dokumentiert, aber folgenlos. Hinter der Schwelle steht eine Abwägung, denn jedes Kollisionsvermeidungsmanöver hat einen Preis. Eine niedrigere Schwelle würde die Zahl der Manöver vervielfachen, ohne das Restrisiko zu senken.

Hunderte Kollisionswarnungen, gut ein Manöver im Jahr

Für einen typischen Satelliten im niedrigen Erdorbit gehen nach Angaben der Agentur hunderte Warnungen pro Woche ein, von denen etwa zwei je Satellit und Woche im Detail nachgerechnet werden. Im Mittel führt die ESA mehr als ein Kollisionsvermeidungsmanöver pro Satellit und Jahr aus. Aus mehreren hundert Kollisionswarnungen wird also ungefähr eine Handlung. Holger Krag beziffert das für die rund 30 ESA-Satelliten mit dem Satz, dass die Agentur etwa alle zwei Wochen einem Objekt ausweicht. Das ist der reale Maßstab der Kollisionsvermeidung. Software meldet ununterbrochen, ausgewichen wird selten.

Was ein Ausweichmanöver im laufenden Betrieb kostet

Ein Kollisionsvermeidungsmanöver ist kein Knopfdruck, sondern ein Eingriff in eine laufende Mission. Die Vorlaufzeit nach einer Kollisionswarnung beträgt meist nur wenige Tage, weil eine Annäherung erst dann genau genug vorhergesagt werden kann, und in dieser Frist müssen Bahnrechnung, Bewertung, Abstimmung und Freigabe zusammenkommen. Ist ein zweiter aktiver Satellit beteiligt, kommt die Abstimmung mit dessen Betreiber hinzu, damit nicht beide Seiten in dieselbe Richtung ausweichen. Die Folgen treffen mehrere Bereiche gleichzeitig und lassen sich nicht auf den Treibstoffverbrauch verkürzen.

• Treibstoff wird verbraucht, und er begrenzt die Lebensdauer der Mission
• die Beobachtung fällt während des Manövers und der Bahnkorrektur aus
• die neue Bahn muss vermessen und bestätigt werden, bevor der Regelbetrieb weiterläuft
• Bodenstationskontakte und Datenabrufe verschieben sich
• jede Bahnänderung erzeugt neue Annäherungen, die wiederum bewertet werden

Der letzte Punkt wiegt am schwersten, weil er die Arbeit nicht beendet, sondern vermehrt.

Kollisionsvermeidung Software: entschieden wird am Boden

Zwischen Kollisionswarnung und Kollisionsvermeidungsmanöver steht kein Automatismus, sondern eine Kette aus Bahnrechnung, Bewertung und Freigabe. Sie läuft im Kontrollzentrum und im Bodensegment, also in der Infrastruktur, die Telemetrie empfängt, Kommandos sendet und Nutzdaten verarbeitet. Der Sektor Weltraum zählt in der NIS-2-Richtlinie zu den Sektoren mit hoher Kritikalität, und erfasst ist dort ausdrücklich die Bodeninfrastruktur und nicht der Satellit selbst. Reguliert wird also genau der Ort, an dem die Entscheidung fällt.

Warum skaliert die Bewertung von Kollisionswarnungen nicht mehr?

Die Zahl der Kollisionswarnungen wächst schneller als die Zahl der Fachleute, die sie bearbeiten. Nach dem am 14. September 2026 veröffentlichten Space Environment Report der ESA brachten im Jahr 2025 mehr als 300 Starts über 4.000 neue Nutzlasten in den Orbit, im Schnitt zehn pro Tag. Jede zusätzliche Satellitenkonstellation erhöht dabei die Zahl der möglichen Paarungen, und diese wächst überproportional. Für jede einzelne davon entsteht eine Kollisionswahrscheinlichkeit. Satelliten im dicht belegten Band binden dadurch viel Bewertungszeit. Die Bewertung ist damit ein Signal-Rausch-Problem und kein Kapazitätsproblem der Rechner.

Der Engpass sitzt im Kontrollraum

Rechenzeit ist heute selten der begrenzende Faktor, Aufmerksamkeit dagegen schon. Wer hunderte Meldungen pro Woche sichtet, um zwei davon genauer anzusehen, arbeitet unter Bedingungen, unter denen Fehlalarme teuer werden. Der Zustand des eigenen Satelliten wird über Telemetrie erfasst, seine Umgebung dagegen über den Bahnkatalog, und beide Datenwege bleiben getrennt. Software zur Kollisionsvermeidung arbeitet nur mit dem zweiten. Wächst der Bahnkatalog, wächst deshalb nicht die Sicherheit, sondern zuerst die Zahl der Meldungen, die jemand durchsehen muss.

Was Software aus Warnungen machen muss

Die Vorsortierung wandert derzeit in Software, weil die Zahl der Objekte schneller wächst als die Zahl der Fachleute im Kontrollzentrum. Gefragt ist keine Automatik, die selbst ausweicht, sondern eine Vorstufe, die Warnungen bewertet, Manöveroptionen rechnet und die Entscheidung vorbereitet. Damit rückt die Bewertung in dieselbe Werkzeugkette wie die übrige Software für Erdbeobachtung und Bodensegment, und verantwortlich bleibt weiterhin der Betreiber. Die Anforderungen an Software zur Kollisionsvermeidung unterscheiden sich deshalb deutlich von denen an eine reine Rechenanwendung.

CREAM bewertet Konjunktionen und plant Manöver

Ein konkretes Beispiel ist CREAM, kurz für Collision Risk Estimation and Automated Mitigation. Das System bewertet mögliche Konjunktionen, also rechnerische Annäherungen zweier Objekte, erzeugt Manöverpläne und unterstützt die Abstimmung zwischen Betreibern. Es läuft seit August 2025 in Bodentests und Demonstrationen im Orbit. Eine Konjunktionswarnung wird damit nicht abgeschafft, sondern vorsortiert, und erklärtes Ziel sind weniger Fehlalarme und kürzere Reaktionszeiten. Automatisiert wird die Strecke von der Meldung bis zur begründeten Empfehlung, also der Teil, der sich aus Bahndaten und Schwellenwerten herleiten lässt. CREAM ist damit ein Beispiel für automatisierte Kollisionsvermeidung. Software übernimmt die Bewertung, nicht die Freigabe, denn diese bleibt bei den Verantwortlichen, wo Abwägungen einfließen, die in keinem Bahndatensatz stehen.

Nachvollziehbarkeit ist die eigentliche Anforderung

Eine Empfehlung aus Software für die Kollisionsvermeidung muss hinterher rekonstruierbar sein. Das gilt im Satellitenbetrieb aus demselben Grund wie in anderen kritischen Infrastrukturen, weil im Schadensfall nach Datengrundlage und Zeitpunkt gefragt wird. Software für die Kollisionsvermeidung braucht deshalb je Vorgang eine belastbare Spur.

• welcher Bahndatensatz mit welchem Stand in die Rechnung eingegangen ist
• welche Unsicherheit die Bahnschätzung zum Zeitpunkt der Bewertung trug
• welcher Schwellenwert galt und wer ihn gesetzt hat
• welche Optionen für ein Kollisionsvermeidungsmanöver verworfen wurden
• wann die Meldung eintraf und wann die Freigabe erteilt wurde

Ohne diese Spur bleibt eine automatisierte Empfehlung eine Zahl ohne Herkunft, die niemand gegenüber einer Aufsicht vertreten kann. Der Nutzen zeigt sich aber schon vorher, denn ohne die Vorgeschichte der verworfenen Fälle lässt sich nicht beurteilen, ob eine Schwelle zu viele Manöver auslöst oder zu wenige.

Wie viele Satelliten sind im Orbit, und wie viele kommen dazu?

Rund 11.300 aktive Nutzlasten umkreisen derzeit die Erde, und gut 4.000 kamen allein im Jahr 2025 hinzu. Wie sich das fortsetzt, entscheidet über die Last im Kontrollraum stärker als jedes einzelne Fragmentationsereignis, denn mit jeder weiteren Satellitenkonstellation steigt die Zahl der zu bewertenden Paarungen. Am Boden hängen daran konkrete Anwendungen der Erdbeobachtung, von der Agrarkontrolle bis zum Katastrophenschutz. Software für die Vermeidung von Kollisionen bleibt damit eine Daueraufgabe des Bodenbetriebs. Mehr Verkehr im Orbit ändert nichts am Prinzip der Kollisionsvermeidung. Software sortiert vor, ein Mensch entscheidet, und beides passiert am Boden, lange bevor ein Triebwerk zündet.