Die Frage der Woche: Wie funktionieren die Rendezvous von Satelliten?

Jede Woche beantworten wir euch Fragen zu allen möglichen Themen. Heute fragt uns Thomas A. aus Brühl: "Wie funktionieren die Rendezvous von Satelliten oder der ISS im All?" Hier erfahrt ihr die Antwort ...

Das Wort "Rendezvous" stammt aus dem Französischen und bedeutet "Verabredung" (wörtlich: "treffen Sie sich").

Ehe es in der Raumfahrt benutzt wurde, um damit die die gezielte Annäherung zweier Flugkörper, bzw. einer Raumsonde an einen Himmelskörper zu beschreiben, war das Wort schon im militärischen Sprachgebrauch üblich, um zum Beispiel in der See- und Luftfahrt ein geplantes Treffen von Fahr- oder Flugzeugen zu beschreiben.

Das erste Rendezvous in der Erdumlaufbahn

Wenn wir den Start des Sputnik-Satelliten als Beginn unserer Raumfahrt definieren, dann war das Raumfahrtzeitalter fast schon fünf Jahre alt, als das erste von Menschen geplante Rendezvous zweier bemannter Raumschiffe durchgeführt wurde.

Auch hier war die damalige Sowjetunion den USA einen Schritt voraus: Am 12. August 1962 näherten sich die russischen Raumfahrzeuge Wostok 3 und Wostok 4  auf 6,5 km in der Erdumlaufbahn an. Die Kosmonauten steuerten dieses Rendezvous allerdings nicht selbst.

Die Bahnen waren schon vor dem Start sorgfältig berechnet worden, so dass nicht unbedingt von einem echten Manöver im All gesprochen werden kann, auch wenn Kosmonauten an Bord der Wostok-Kapseln waren.

Heikle Manöver

Bei Satelliten, die hinaus ins Sonnensystem fliegen, werden geplante Rendezvousmanöver natürlich vom Erdboden aus durchgeführt. Allerdings ist es extrem schwierig, unbemannte Raumfahrzeuge von der Erde aus zu manövrieren, da sich die exakten Standorte nur auf Hunderte Meter bestimmen lassen.

Im August 2010 führte die noch sehr junge Raumfahrtnation China ein kompliziertes Manöver durch, das die Fachwelt ins Staunen versetzte: Zwei chinesische Satelliten näherten sich in der Erdumlaufbahn bis auf 300 Meter aneinander an.

Aktive und passive Raumflugkörper

Bei einem Rendezvous in der Erdumlaufbahn wird nur eines der beiden Raumfahrzeuge aktiv gesteuert und bewegt sich durch exakt dosierte Bahnmanöver auf das andere, passive Raumfahrzeug zu.

Wenn zum Beispiel ein Raumtransporter an die Internationale Raumstation ISS andocken will, ist die Raumstation der passive Teil des Manövers. Wenn die ISS einem Stück Weltraumschrott ausweichen muss, wird sie selbst aktiv und muss manövriert werden.

Wie wird ein Rendezvous gesteuert?

Das Beschleunigen eines Raumschiffes führt dazu, dass es sich in eine höhere, und damit langsamere Umlaufbahn bewegt. In dieser höheren Umlaufbahn muss es eine weitere Strecke zurücklegen, eine Erdumkreisung dauert somit länger.

Wenn dieses Raumschiff nun ein vorausfliegendes Raumfahrzeug erreichen will, dann darf es nicht schneller werden. Der Pilot muss die Geschwindigkeit verringern, damit sich sein Raumschiff im Verlauf der nächsten halben Bahnperiode der Erde wieder annähert. Durch die nun kürzere Umlaufzeit kommt er schneller voran.

Nun gilt es, den richtigen Augenblick nicht zu verpassen, in dem er wieder beschleunigen muss, damit beide Raumschiffe die gleiche Umlaufbahn haben. Erst bei geringem Abstand ist es möglich, die nötigen manuellen Manöver durchzuführen, um zum Beispiel am anderen Raumschiff oder an der Raumstation andocken zu können.

Gefährlicher Weltraumschrott

Rendezvousmanöver werden immer wichtiger, weil die Raumfahrzeuge einer großen Gefahr von Kollissionen mit Weltraumschrott ausgesetzt sind.

Hier geht es nicht nur darum, ausgediente bzw. außer Kontrolle geratene Satelliten einzufangen, sondern einem möglichen von verbliebenen 15.000 Bruchteilen von Raketen und Satelliten auszuweichen, die eine große Gefahr darstellen.

Die ISS musste bislang achtmal Objekten ausweichen, die größer als ein Zentimeter waren. Hätte die Raumstation nicht manövrieren können, dann wäre sie schwer beschädigt worden und wäre heute im schlimmsten Fall gar nicht mehr für Menschen bewohnbar.

  

Text: RR, Stand: 10. 10. 2011, Bilder: NASA

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