Raumfahrt | 16. März 2016 | 2 Kommentare

EDRS-A: Überholmanöver im Berufsverkehr

Quelle: Stellarium/DLR
 

Anders als niedrigfliegende Satelliten und die ISS, die mit 8 Kilometern pro Sekunde in 90 Minuten um die Erde rasen, geht es in der geostationären Höhe gemächlicher zu. Hier beträgt die Kreisbahngeschwindigkeit nur noch 3 km/s. Da man sich 36000 km über dem Erdäquator befindet, braucht man 24 Stunden für einen Umlauf um die Erde. Damit kommt man vom Boden aus gesehen über einem bestimmten Längengrad scheinbar zum Stillstand. Das ist sehr praktisch, da man dann seine Bodenantenne fest ausrichten kann und dauerhafte Sichtbarkeit hat.##markend## 

Oft ist die perfekte Position für den Sendebetrieb aber eine andere als die für die Testphase. In so einem Fall muss man den Satelliten verschieben. Das ist auch in unserem Fall so. Die ersten Tests fanden bei 2,2 Grad Ost statt. Ab 27. Februar wurde er auf 9 Grad Ost umgesetzt. Das wird Drift genannt und dauert fast 10 Tage. In dieser Zeit können wir nicht richtig testen und haben daher eine kleine Pause.

Wir nutzen die Zeit um Liegengebliebenes aufzuarbeiten. Für EDRS-A, aber auch für zukünftige Projekte wie EDRS-C. Im Kontrollraum können wir uns in der Zeit nur zurücklehnen und dem EUTELSAT Kontrollzentrum zusehen.

Bremsen zum Überholen

Wie geht das denn eigentlich genau mit dem Drift? Die Satelliten fliegen antriebslos auf Ihren Bahnen. Sie sind dabei den Gesetzen von Newton und Kepler unterworfen. 

Man geht nun so vor: Unser Satellit fliegt mit der Erddrehung von West nach Ost und soll jetzt noch weiter nach Osten. Wir wollen also schneller umlaufen. Man verringert die Geschwindigkeit durch ein kleines Schubmanöver entgegen der Umlaufrichtung. Dadurch fällt der Satellit aus der Kreisbahn in eine leichte Ellipse die etwas niedriger liegt als die Geo-Kreisbahn. Nach einem halben Tag bremst man erneut ein wenig und landet dann auf einer Kreisbahn die ein wenig näher an der Erde liegt. Auf dieser Bahn dauert der Umlauf aber minimal weniger als 24 Stunden. Daher überholt man allmählich die Satelliten in der geostationären Bahn. Mein Professor an der Uni pflegte zu scherzen, dass deshalb wohl niemals ein Deutscher Raumschiffkapitän werden könnte, da diese niemals bremsen würden um zu überholen.

Hat man nun die gewünschte neue Position erreicht, so beschleunigt man wieder und erreicht erneut die geostationäre Höhe. Ein vierter Schub korrigiert die Bahn in eine schöne Kreisform. Man kann die vier notwendigen Schübe fast beliebig klein halten, dann kann man noch mehr Treibstoff sparen, aber man muss dies aufwiegen gegen die Dauer der Aktion und die dadurch verpasste Betriebsnutzungszeit..

Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Nicht maßstäbliche, erdfeste Ansicht von Norden auf die Umlaufbahn

In der Skizze sieht es so aus als müsse man den Satelliten drehen um entweder zu beschleunigen oder abzubremsen. In Wirklichkeit sind die notwendigen kleinen Steuerdüsen auf beiden Seiten angebracht. Einen ähnlichen Vorgang muss man nämlich regelmäßig durchführen um den Satelliten innerhalb seiner Box zu halten. Dafür will man ja nicht z.B. die Fernsehübertragung unterbrechen müssen um den Satelliten zu drehen.

Wie die Parkplatzsuche vor Arbeitsbeginn

Quelle: Stellarium/GSOC Satellitentracker/DLR
Sichtbarkeit der Satelliten in "Stellarium" und bei langer Belichtungszeit durch eine Kamera

Durch die Notwendigkeit, dass alle Nachrichtensatelliten auf der gleichen Höhe und direkt über dem Äquator ihre Bahn ziehen müssen, ist diese Bahn sehr begehrt und heiß umkämpft. Das linke Bild der obigen Abbildung stammt aus einem Planetariumsprogramm (Stellarium) und zeigt den Südhimmel am vergangenen Donnerstagabend. Durch die Perspektive bedingt, ist ein wenig unterhalb des Himmelsäquators in orange der Gürtel der geostationären Satelliten zu sehen.

Anders als die niedrigfliegenden Satelliten sind die geostationären Satelliten zu weit weg um sie mit bloßem Auge zu sehen. Mit einem Teleskop und einer Kamera mit 10 Sekunden Belichtungszeit werden sie aber sichtbar. Da das Teleskop stillsteht, werden die Sterne durch die Erddrehung als Strichspuren abgebildet.

Das Foto in der obigen Abbildung zeigt den Satelliten an seiner endgültigen Position am Himmel über dem Längengrad von Sindelfingen in einer Höhe von 34,2° über dem Horizont in Südrichtung. Jetzt kann hier im Kontrollzentrum der Testbetrieb wiederaufgenommen werden.

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