Orbitalmechanik
Die Physik der Himmelsbahnen, warum Bremsen im Orbit beschleunigt und warum der kürzeste Weg nicht immer der schnellste ist.
Was ist Orbitalmechanik?
Die Physik der Himmelsbahnen, warum Bremsen im Orbit beschleunigt und warum der kürzeste Weg nicht immer der schnellste ist.
Orbitalmechanik (Astrodynamik) ist die Wissenschaft von der Bewegung von Objekten unter dem Einfluss der Gravitation im Weltraum. Ihre Grundlage sind Keplers Gesetze (1609/1619) und Newtons Gravitationsgesetz (1687).
Die Gesetze der Orbitalmechanik sind kontraintuitiv: Um ein vorausfliegendes Raumschiff einzuholen, muss man bremsen (man fällt in eine niedrigere, schnellere Bahn). Um langsamer zu fliegen, muss man beschleunigen (man steigt in eine höhere, langsamere Bahn). Vorwärtsbeschleunigung am tiefsten Bahnpunkt (Perigäum) ist am effektivsten (Oberth-Effekt).
Zentrale Konzepte: Kreisbahnen (ISS: 408 km), elliptische Bahnen (Transferorbits, hochelliptische Kommunikationssatelliten), Fluchtgeschwindigkeit (11,2 km/s für die Erde), geostationale Bahn (35.786 km, Satellit scheint über einem Punkt zu stehen), sonnensynchrone Bahnen (Erdbeobachtung).
Die Zwei-Körper-Näherung (ein Raumschiff, ein Zentralkörper) erlaubt exakte analytische Lösungen. In der Praxis wirken Störungen: Gravitationseinfluss anderer Körper, atmosphärischer Widerstand (in niedrigen Orbits), Sonnenstrahlungsdruck und die ungleichmäßige Massenverteilung der Erde (J2-Effekt). Moderne Missionplanung nutzt numerische Simulation und Optimierungsalgorithmen.
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