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Wie läuft der Space-Shuttle Wiedereintritt in die Erdatmosphäre ab?

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Letztes Update am 22.10.2014, 13:49
In der Luft- und Raumfahrttechnik spricht man von dem sogenannten Wiedereintritt.

Damit ein bemanntes Raumschiff am Ende seiner Mission wieder in die Erdatmosphäre eintreten kann, muss es zu einem bestimmten Zeitpunkt, bei richtiger Geschwindigkeit den korrekten Winkel halten, um seine Umlaufbahn zu verlassen und wieder in die Erdatmosphäre eintauchen. In der Luft- und Raumfahrttechnik gilt dieser Moment des Wiedereintritts eines Raumfahrzeuges, sei es ein Raumschiff, eine Landekapsel oder Raumsonde, als besonders kritische Phase des Landevorgangs. Durch seine hohe Geschwindigkeit besitzt das Flugobjekt währenddessen enorm viel kinetische Energie, welche sich durch den Luftwiderstand in Wärme umwandelt.

  • Es ist allgemein bekannt, dass sowohl Start als auch Landung eines Raumschiffes eine erhöhte Unfallgefahr mit sich bringen. 
  • Das kommt zum einen daher, dass die verwendeten Hitzeschutzsysteme zwar hohen Temperaturen bis über 1000 Grad Celsius widerstehen können, aber sehr empfindlich für jede Art von mechanischer Einwirkung sind. 
  • Sollte sich also ein Kleinteil des Raumschiffes unbemerkt lösen oder ein anderer Flugkörper mit den Tragflächen des Hitzeschildes kollidieren, entstehen dadurch kleine Brüche in der Außenhülle, die beim Eintritt in die Atmosphäre, Plasma (erhitzte Luft) einlassen. 
  • Die betroffenen Raumschiffteile verglühen dann. So geschehen ist im Februar 2003, als das NASA-Space-Shuttle Columbia verunglückte und 7 Astronauten starben. 
  • Ein ebenfalls häufig auftretendes Problem ist das Versagen von Landefallschirmen, die jedoch nur bei leichteren Objekten zum Einsatz kommen und deren Absturz in der Endphase der Landung verlangsamen sollen.

Um diesen Vorgang unbeschadet zu überstehen ist Folgendes zwingend notwendig:

  • Hitzeschild
  • Drosselung der Geschwindigkeit
  • Der richtige Eintrittswinkel 
  • Landefallschirme

  1. Zunächst verlässt das Raumschiff mit Hilfe des Schubes der Triebwerke seine Umlaufbahn und beginnt seinen Abstieg in Richtung Erde. 
  2. Auf etwa 120km Höhe ist die Lufthülle der Erde erreicht und eine spürbare aerodynamische Abbremsung (Verzögerung) wird erreicht. 
  3. Der Eintrittswinkel sollte nicht mehr als 5° betragen, da hier bereits Verzögerungen von mehr als dem 10fachen der Erdbeschleunigung herrschen. 
  4. Damit nur das Hitzeschutzschild der Reibungshitze ( über 1500°C) ausgesetzt ist wird nun die Nase des Fluggerätes in einem Winkel von circa 40° über den Horizont gehoben. 
  5. Die Plasmabildung um das Raumfahrzeug unterbricht während der nächsten Minuten des Gleitfluges den Funkkontakt vollständig. 
  6. Der restliche Landevorgang geschieht nun größtenteils automatisch, auf einer Höhe von 15 bis 3 km werden Schleifenflugmanöver durchgeführt, welche zusätzlich die Geschwindigkeit verringern und den Kurs zur Landebahn ansteuern. 
  7. Mittlerweile wurde so die Geschwindigkeit auf weniger als dreifache Schallgeschwindigkeit verlangsamt. 
  8. Die Navigation wird die ganze Zeit vom Boden aus unterstützt und sobald der Landekurs stimmt wird ein steiler Sinkflug eingeleitet. 
  9. Erst in 600 m Höhe wird die Raumschiffnase wieder hochgezogen und das Fahrwerk ausgefahren, um dann mit 8m pro Sekunde Sinkgeschwindigkeit zu Landen. 
  10. Bremsfallschirme öffnen sich und das Raumschiff rollt aus, wie ein normales Flugzeug auf der Landebahn.

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