Atmosphäreneinfang

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Atmosphäreneinfang (engl. Aerocapture) bezeichnet eine Technik, mit der die Geschwindigkeit eines Raumfahrzeuges, das auf einer hyperbolischen Flugbahn an einem Himmelskörper mit relativ dichter Atmosphäre ankommt so weit verringert werden kann, dass es in eine Umlaufbahn eintritt. Als Resultat umkreist das Raumfahrzeug den Himmelskörper nach diesem Manöver auf einer elliptischen Umlaufbahn mit der Folge, dass es diesen ohne weiteren Antrieb nicht mehr verlassen kann.

Vorgang[Bearbeiten]

Die verschiedenen Schritte beim Atmosphäreneinfang

Um das Raumfahrzeug abzubremsen, nähert es sich dem Himmelskörper so sehr an, dass es die obere Atmosphäre streifend durchfliegt, wobei es stark abgebremst wird. Durch die dabei auftretende große Reibungshitze benötigt es einen Hitzeschild. Der Grad der Abbremsung hängt stark von der Flughöhe ab, diese ist daher sehr kritisch und setzt genaue Kenntnis der Atmosphäre wie auch der Flugbahn voraus. Bei einem zu tiefen Anflug werden Erhitzung und Abbremsung zu groß, während bei einem zu hohen Anflug die Gefahr besteht, dass das Raumfahrzeug von der Atmosphäre abprallt und unkontrolliert auf eine nutzlose Bahn gerät.

Nach dem Atmosphäreneinfang hat sich die Fluggeschwindigkeit des Raumflugkörpers unter die Fluchtgeschwindigkeit des Himmelskörpers verringert. Er tritt deshalb in eine elliptische Umlaufbahn um ihn ein, mit einer Exzentrizität von weniger als 1. Der planetennächste Punkt (Periapsis) befindet sich dabei noch tief innerhalb der Atmosphäre. Deshalb muss das Raumfahrzeug noch während des ersten Umlaufs im Apoapsis (planetenfernster Punkt) mit seinem Triebwerk die Bahn anheben (d.h. wieder beschleunigen), um das Periapsis über die Atmosphäre zu heben, da es ansonsten nach einem vollständigen Umlauf wieder in die Atmosphäre eintreten und abstürzen würde.

Eine weniger große Bahnanhebung mit dem Ziel, während der weiteren Umläufe durch Atmosphärenbremsung (Aerobraking) weiter abzubremsen, um die Exzentrität der elliptischen Umlaufbahn zu verringern, ist ebenfalls möglich.

Besitzt der Himmelskörper keine nennenswerte Atmosphäre, so kann an diesem Himmelskörper auch kein Atmosphäreneinfang durchgeführt werden.

Missionen[Bearbeiten]

Bislang wurde diese Technik nur bei zwei Raumsonden eingesetzt. Zond 6 und Zond 7 sind nach einem Atmosphäreneinfang über dem Indischen Ozean nach einer fast kompletten Umkreisung der Erde wieder in die Atmosphäre eingetreten, um dann zur Landung anzusetzen.[1]

Die erste Sonde, die mit einem Atmosphäreneinfang einen anderen Planeten erreichen sollte war Mars Odyssey[2], wie viele andere Planungen der NASA wurde dies allerdings nicht umgesetzt und die Sonde nutzte einen Raketenantrieb, um abzubremsen.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Encyclopedia Astronautica: Lunar L1. Abgerufen am 22. September 2013 (englisch).
  2. NASA: nasa_odyssey. Abgerufen am 23. September 2013 (englisch).