Raumflugbahnen

Raumflugbahnen,

 

für das Erreichen von Erdumlaufbahnen beziehungsweise für interplanetare Raumflugunternehmen geeignete Flugbahnen von Raumflugkörpern im Gravitationsfeld der Erde u. a. Himmelskörper. Für die wegen des hohen Energiebedarfs zur Überwindung der Schwerkraft (mindestens 17,4 kWh/kg zur völligen Überwindung) nur mit mehrstufigen Trägerraketen ausführbare Startphase wird die (von H. Oberth 1923 erstmals berechnete) Synergiekurve gewählt, die optimalen Geschwindigkeitszuwachs bei minimalen Antriebsverlusten bietet: ein vertikal verlaufender Anfangsteil, ein im Allgemeinen aus Ellipsenteilen zusammengesetzter Übergangsteil und ein horizontaler Endteil in der vorgesehenen Höhe; die Endgeschwindigkeit muss genau der durch die angestrebte Bahnhöhe des Raumflugsystems gegebenen himmelsmechanischen Bahngeschwindigkeit entsprechen. Wird im Brennschlusspunkt einer Trägerrakete ein Raumflugsystem mit der Geschwindigkeit v rechtwinklig zur Verbindungslinie zum Erdmittelpunkt gestartet, so werden bei relativ kleinen v-Werten Ellipsenstücke beschrieben, die zur Erdoberfläche zurückführen (ballistische Flugbahnen; z. B. von Interkontinentalraketen). Wenn v so groß wird, dass zwischen der durch v bewirkten Zentrifugalkraft und der Erdanziehung Gleichgewicht eintritt (erste kosmische Geschwindigkeit), fällt der Körper gewissermaßen ständig um die Erde herum; die Ellipse hat sich zu einer kreisförmigen Erdumlaufbahn (Orbit) geweitet. Bei noch größeren Werten von v ergeben sich elliptische Erdumlaufbahnen, deren Streckung mit v zunimmt und die als Satellitenbahnen genutzt werden. Entspricht v der Entweichgeschwindigkeit (zweite kosmische oder parabolische Geschwindigkeit) v_P, so verlässt das Raumflugsystem auf einer Parabelbahn das Schwerefeld der Erde.

 

Den Übergang von einer (kreisförmigen) inneren Erdumlaufbahn in eine konzentrische äußere Umlaufbahn (z. B. die Bahn einer Raumstation bei einem Rendezvousmanöver) beziehungsweise von der Erdbahn in die Umlaufbahn eines anderen Planeten um die Sonne erreicht man auf einem Hohmann-Übergang. Andere Übergangsbahnen mit kürzeren Flugzeiten sind zwar möglich, erfordern jedoch einen erheblich höheren Treibstoffaufwand. - Einen Sondertyp der Raumflugbahnen erhält man durch die Fly-by-Technik (Fly-by).