Innovative Technik mit Köpfchen tritt an, um die irdische Infrastruktur vom Weltraum aus zu schützen.
Der Orbit kann uns nicht schnuppe sein. Alltag und Wirtschaft auf unserem Planeten sind auf eine sogenannte „Weltraumlageerfassung“ angewiesen, die auf Zivilschutz und auch Verteidigung abzielt. So soll das neue Neuraspace-System DEF über die passive Kontrolle hinaus zu einer aktiven und autonomen Kontrolle der Umlaufbahn mit ihren Satellitenmassen beitragen. Hinter der Neuraspace-Entwicklung steht ein klarer Plan: DEF soll die Widerstandsfähigkeit stärken. Aber auch „schnelle, autonome Reaktionen auf die wachsende Bandbreite von Risiken und Bedrohungen für Weltraumressourcen“ ermöglichen, so das SDA-Unternehmen.
„Die zunehmenden geopolitischen Spannungen mit ihren potenziellen Auswirkungen auf die kritische Weltraum- und Bodeninfrastruktur Europas unterstreichen die Bedeutung des Weltraums als schützenswerter Bereich“, sagt Chiara Manfletti, CEO von Neuraspace, einem der größten europäischen Anbieter von Lösungen für die Weltraumlageerfassung (Space Domain Awareness, SDA). Die deutsch-italienische Unternehmerin ist auch Professorin für Raumfahrtmobilität und -antriebe an der Technischen Universität München. Seit vielen Jahren engagiert sich die promovierte Ingenieurin, die internationale Abschlüsse in Raum- und Luftfahrttechnik besitzt, gegen das Chaos und für mehr Sicherheit im Weltraum. Das zu erreichen, ist besonders in Zeiten multipler Konflikte unausweichlich auch für die Sicherheit auf der Erde. Und dafür, dass unser Alltag funktioniert.
Neuraspace sichert Europas Orbit
Die Palette potenzieller Risiken und Bedrohungen ist groß. Viele von ihnen könnten direkte Auswirkungen auf kritische Infrastrukturen auf der Erde haben: Störungen und Manipulationen der Kommunikation sowie Navigation, Cyberangriffe auf Satelliten und Kontrollstationen, Kollisionen mit Weltraummüll, Spionage im Weltraum sowie Antisatellitenwaffen (ASAT). Letztere sind Waffen, die darauf ausgelegt sind, Satelliten im Orbit zu zerstören oder funktionsunfähig zu machen. Dabei produzieren sie oft chaotisch herumirrenden Weltraumschrott, der wiederum andere Satelliten beschädigen und gefährden kann.
Antisatellitenwaffen, aber auch sogenannte „Intrusive Weltraumtechnologien“, bedrohen zivile und militärische Satelliten immer mehr. Denn sie verschaffen strategische Vorteile und können zudem zu viel Weltraummüll und Instabilität im Orbit führen. Neben ASAT-Waffen existieren Systeme zur Überwachung, Störung oder Manipulation von Satelliten, die ohne physische Zerstörung operieren. Dazu zählen beispielsweise Laser, die Satelliten temporär blenden oder deren Sensoren stören, sowie Cyberattacken auf die Steuerung und Kommunikation von Weltraumsystemen. Solche Technologien können als defensive oder offensive Mittel eingesetzt werden. Deshalb gefährden sie die Sicherheit und Funktionsfähigkeit kritischer Weltrauminfrastruktur. Sie zählen zu den sogenannten „potenziell intrusiven Weltraumtechnologien“.
Weltraummüll und Instabilität im Orbit wirken sich auf die Erde aus. Gibt es Aufruhr im All oder vielmehr in der Umlaufbahn unseres Planteten, ist auf der Erde vieles betroffen: von Verkehrsampeln über Internetnutzung, Musik-Streaming und gewerbliche Logistik bis hin zu kritischer Infrastruktur in Krankenhäusern, der Stromversorgung sowie der Abwehr von Angriffen im Cyberspace und im realen Luftraum.
Doch es gibt Menschen, die sich um die notwendige Ordnung für die irdische Infrastruktur intensiv kümmern. So ein Mensch ist die TUM-Raumfahrt-Professorin Chiara Manfletti. Die 46-Jährige wurde für ihre Leistungen unter anderem mit den Titeln „Mother of the Space Safety and Security Programmatic Pillar of Esa“ und „Creator of EuRoC“, also „Mutter des Programms für Sicherheit und Gefahrenabwehr im Weltraum der ESA“ und „Gründerin von EuRoC“, eines Wettbewerbs für studentische Raketenentwicklung, ausgezeichnet. In ihrer Laufbahn dockte die Space-Enthusiastin als Forschungsingenieurin beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) an. Außerdem als Programmberaterin des Generaldirektors bei der Europäischen Weltraumorganisation (Esa), Leiterin der Abteilung für Politik- und Programmkoordination. Und auch als Präsidentin der Weltraumagentur Portugal Space.
ASAT-Waffen bedrohen Satelliten
Die Münchner Gründerin engagiert sich aktuell mit ihrem Neuraspace-Team auch in einer Kooperation mit Cern, der Europäischen Organisation für Kernforschung, um Synergien zwischen Weltraum- und Teilchenphysik zu schaffen. Neuraspace und Manfletti bringen dabei ihre Expertise zu Kollisionen beziehungsweise deren Vermeidung ein. Das Unternehmen plant zudem, Erkenntnisse über Kollisionsvermeidungen vom Space Traffic Management ins Air Traffic Management zu transferieren. Die Orbit-Unternehmerin erklärt ihre Mission so: „Wir arbeiten vom Weltraum runter zur Erde. Und dann geht es weiter.“
Die Technik auf der Erde zeigt sich sensibel. Europas kritische Weltraum- und Bodeninfrastruktur besteht aus Satellitenkonstellationen, Bodenstationen, Startanlagen, Weltraumüberwachungssystemen sowie den durch Weltraumtechnologien unterstützten lebenswichtigen Sektoren auf der Erde. Diese Infrastruktur wird durch umfangreiche Investitionen, EU-Richtlinien und nationale Strategien geschützt und weiterentwickelt. Die Europäische Union definiert elf zentrale Branchen als kritische Infrastruktur, darunter auch den Raumfahrtsektor selbst. Terrestrische Infrastrukturen wie Energieversorgung, Verkehr, Wasser, Gesundheitswesen und IT sind auch durch Weltraumtechnologien zu schützen und zu unterstützen.
EU-weite Dienste wie Copernicus überwachen und unterstützen neben der Umwelt- und Grenzkontrolle auch kritische Infrastruktur. Systeme zur Weltraumüberwachung (Space Situational Awareness, SSA) beobachten Orbit-Objekte und Weltraummüll, verhindern Kollisionen und erkennen frühzeitig drohende Risiken für Satelliten. Bodenstationen und Startanlagen bilden kritische Schnittstellen für die Datenübertragung und Kontrolle von Weltraumsystemen. Diese unterliegen rechtlichen Regelungen wie dem Kritis-Dachgesetz und NIS-2, die auf Resilienz und Cybersicherheit abzielen.
Zur kritischen Weltraum- und Bodeninfrastruktur Europas gehören Satellitennetzwerke für Navigation, Kommunikation und Erdbeobachtung, die für GPS-Dienste, Internetverbindungen und Umweltüberwachung verantwortlich sind. Die also für Sicherheit, Wirtschaft und Alltag wichtige Aufgaben erfüllen.
EU-Länder wie Deutschland, Frankreich und Italien sowie das Vereinigte Königreich investieren stark in eigene Satelliten und Startkapazitäten, um Unabhängigkeit und Sicherheit zu gewährleisten.
Bodenstationen und Netzwerke, die als kritische Infrastruktur für Satellitensysteme fungieren, sind besonders schutzbedürftig, wenn sie spezielle Aufgaben erfüllen. So könnten Bodenstationen von Satellitennavigationssystemen wie Galileo, die für präzise Positionierung und Navigation essenziell sind, durch manipulierte Funksignale und Cyberattacken attackiert werden.
Sowohl Bodenstationen als auch Netzwerke gelten als kritische Infrastruktur, deren Schutz und Resilienz entscheidend für die Sicherheit und Kontinuität von Weltraum-gestützten Diensten und der irdischen Infrastruktur ist. Vorbeugende Maßnahmen umfassen physische Sicherheit, Cybersecurity, intelligente Überwachung und Notfallmanagement.
Infrastruktur ist ungeschützt fragil. Netzwerke, die Daten zwischen Satelliten und Bodenstationen übertragen, sind mit lebenswichtigen Sektoren wie Energie, Transport, Kommunikation und Finanzwesen verbunden und brauchen daher viel Schutz. Cyberangriffe und technische Störungen führen zu schwerwiegenden Folgen. Netzwerkausrüstung wie Router, Switches, Server und andere zentrale Dateninfrastrukturen sind gefährdet, durch elektromagnetische Impulse oder Manipulationen beschädigt zu werden.
DEF erkennt Risiken in Echtzeit
Mit seiner Lösung für aktive und autonome Kontrolle will Neuraspace beispielsweise die Betriebskontinuität von Satelliten, auch ohne Kontakt zum Boden, gewährleisten. Außerdem automatische Kollisionsvorhersage und -vermeidung bewirken und autonome Ausweichmanöver bei feindseligem Verhalten sicherstellen. Zudem Resilienz gegen Störsignale, Spoofing und Cyberangriffe, aber auch ständige Überwachung und koordinierte Reaktionen zwischen Satelliten sowie geringere Abhängigkeit von externen Handelssystemen bieten.
Die kombinierte DEF-Lösung soll dazu nicht-kooperative Objekte in Echtzeit erkennen und analysieren, einschließlich verdächtiger Annäherungen oder unerwarteter Manöver von Satelliten. Um kritische Infrastrukturen verstärkt zu schützen, arbeiten für DEF im Weltraum und auf der Erde Künstliche Intelligenz, integrierte Sensoren und automatisierte Datenanalysen zusammen. Nationale und verbündete Weltraumressourcen sollen dabei hochpräzise verfolgt werden. Neuraspace setzt auch auf automatische Warnmeldungen, wenn nicht autorisierte Objekte in sensible Zonen eindringen oder strategische Regionen überfliegen. Ebenso auf die Bereitstellung von verwertbaren Daten für taktische und operative Entscheidungen im militärischen Kontext.
Mit der DEF-Lösung will Neuraspace die Weltraumumgebung kontinuierlich und vorausschauend überwachen, um Risiken zu antizipieren, bevor sie eskalieren. Manflettis Anspruch ist hoch: „Mit Neuraspace DEF wollen wir Innovation und operative Exzellenz kombinieren, um Europa mit zuverlässigen Fähigkeiten auszustatten, die zu Resilienz, Zivilschutz und Friedenssicherung beitragen. Unsere Mission ist es, die europäische Referenzplattform für autonome Weltraumoperationen zu sein.“
Zu den bestehenden Aktivitäten von Neuraspace im Verteidigungssektor gehören eine Zusammenarbeit mit der portugiesischen Luftwaffe und die Beteiligung an Emissary, der größten Investition der Europäischen Union (EU) in den Bereich Weltraumlageerfassung (SSA). Im Rahmen von Emissary soll Neuraspace seine Kernkompetenz im Bereich SDA einbringen und als nationaler Koordinator für Portugal fungieren.
Integrierte Space-to-Ground-Sicherheitsdienste, die Schutzlösungen für Satelliteninfrastruktur und die Verbindung zwischen Weltraum und Erdstationen bereitstellen, sollen beispielsweise auch die Starion Group sowie die Space Defence Alliance (Atmos Space Cargo & Arx Robotics) entwickeln.
Neuraspace setzt auf die DEF-Lösung gegen gefährliches Chaos im Orbit. „Da der Weltraum sowohl für die Sicherheit als auch für das tägliche Leben immer wichtiger wird, steigt die Nachfrage nach fortschrittlichen SDA-Lösungen“, erläutert Manfletti. „Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, sind effektivere und zunehmend autonome Operationen erforderlich, um Sicherheit und Stabilität sowie die Friedenssicherung im und vom Orbit aus zu gewährleisten.“