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Das Startfenster zur Raumstation
Fliegen Raumfähren zur ISS, haben sie nur ein schmales Startfenster.
Warum, wird hier erklärt.
Die Bahn der ISS liegt beinahe fest im Raum, und die Erde rotiert täglich unter ihr hindurch. Eine
Raumfähre kann nur dann zur ISS starten, wenn sich der Startplatz Cape Canaveral gerade unter der Bahn der
Raumstation befindet, mit einer Toleranz von ± 5 Minuten. Würde zu einem anderen Zeitpunkt gestartet,
müsste später die Bahnebene der Raumfähre gekippt werden, damit diese die ISS erreichen kann.
Satellitenbahnebenen zu kippen kostet aber sehr viel Energie.
[Für den Fachmann: eine Satellitenbahn ist, physikalisch gesehen, ein Kreisel. Wird die Rotationsachse eines
Kreisels gedreht oder gekippt, treten starke Kräfte auf, welche die Achse in eine ganz andere Richtung ziehen wollen
(Drehimpulserhaltung, bekannt von jedem Kinderkreisel). Um dies zu verhindern und die Kreiselachse stattdessen mitsamt
der im rechten Winkel dazu stehenden Kreiselebene (bei Satelliten gleich der Bahnebenen) in die gewünschte Lage zu
befördern, würde sehr viel Energie benötigt.]
Die Animation zeigt, wie sich die Erde in 24 Stunden unter der ISS-Bahn hindurchdreht, dargestellt am
Beispiel des für den 1.7.2006 um 21:48 MESZ geplanten Starts der Raumfähre Discovery.
Die ISS-Bahn liegt nicht ganz fest im Raum, ihre Ebene dreht sich etwas entgegen der Erdrotation. Sie
verschiebt sich pro Tag um 6° nach Westen und kommt dadurch Cape Canaveral bei der täglichen
Erdumdrehung entgegen. Der Startplatz erreicht daher jeden Tag ca. 24 Minuten früher die Bahnebene, um diesen
Betrag öffnet sich dann auch das Startfenster früher. (Die Ebenendrehung lässt sich an dem
kleinen Rücksprung der Bahn erkennen, wenn die Animation nach einem 24-Stunden-Durchlauf wieder von vorn beginnt.)
An welchem Punkt ihrer Bahn sich die Raumstation während des Shuttle-Starts gerade befindet, ist dabei
unwichtig. Ist der Shuttle erst einmal in der richtigen Bahnebene, könnte er sich in einer Flughöhe
oberhalb der ISS-Bahn (= kleinere Geschwindigkeit) von dieser einholen lassen. Das wäre aber
Treibstoffvergeudung. Stattdessen wird der Shuttle in eine mittelhohe Parkbahn unterhalb der ISS-Bahn befördert
(= größere Geschwindigkeit), in der er die Raumstation einholt, bevor er – meist in mehreren
Etappen – in die ISS-Bahn gehoben wird. Hat die ISS einen Vorsprung von einem halben Umlauf, dauert die Aufholjagd
auf einer Shuttle-Parkbahn in 300 km Höhe 68 Stunden, in 250 km Höhe 34 Stunden, in 200 km
Höhe 22 Stunden – und in Meereshöhe 9 Stunden, aber da gäbe es außer der hohen Luftreibung
wohl auch Probleme mit zu hohen Schiffsaufbauten ;-). Angesteuert wird eine Parkbahn, in welcher der Shuttle die
Raumstation in 2 – 3 Tagen einholt. In dieser Höhe besteht keine Gefahr mehr, dass die Raumfähre
infolge der Luftreibung innerhalb von wenigen Stunden abstürzt. Der Aufenthalt in der Parkbahn wird unter anderem
dafür genutzt, den Hitzeschild auf eventuelle Beschädigungen während der Startphase zu überprüfen.
Die Raumstation durchläuft ihre Bahn in der Animation von links unten nach rechts oben (das kleine Sternchen,
das da manchmal vorbeiflitzt), der Shuttle startet daher in Richtung Nordost. Auf der Rückseite, wo die ISS wieder
 Ungünstige Startrichtung Südost
nach unten, also von Norden nach Süden fliegt, kreuzt Cape Canaveral ein zweites Mal innerhalb von 24 Stunden die
Bahnebene. Dort gäbe es ein zweites Startfenster, diesmal mit der Startrichtung Südost. Dann verliefe die
Flugbahn anfangs allerdings fast ausschließlich über den Ozeanen. Müßte der Startvorgang zu einem Zeitpunkt
abgebrochen werden, an dem eine Rückkehr zum Startplatz nicht mehr möglich ist, gäbe es keine Gelegenheit
für eine Notlandung. In Europa werden jedoch bei jedem Shuttle-Start zur ISS Notlandeplätze bereitgehalten,
meistens sind es die Landebahnen der Militärbasen Morón und Saragossa in Spanien sowie Istres in
Südfrankreich. Gestartet wird deshalb bei der Bahnlage wie in der Animation gezeigt, also in Richtung Nordosten.
Die Starterlaubnis wird nur erteilt, wenn wenigstens an einem der genannten Orte das Wetter eine Notlandung
zulässt.
• Die Startfenster der letzten Shuttle-Flüge zur ISS:
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