In der Raumfahrt gibt es manchmal ungewöhnliche Umstände, die zu ungewöhnlichen Lösungen führen. Hier ist eine Geschichte solcher Umstände.
1998 ist Asiast-3 mit einer Protonrakete von Baikonur aus gestartet. Der Satellit sollte in einen geostationären Orbit kommen, wo Satelliten von der Erdoberfläche aus gesehen immer an einem Punkt im Himmel verharren. Dazu muss die Flugbahn des Satelliten nicht nur eine kreisrunde Umlaufbahn in einer Höhe von knapp 36000km sein, sondern vor allem auch Parallel zum Äquator sein. Ansonsten würde der Satellit von der Erde aus gesehen am Himmel eine große Schleife nach Norden und wieder zurück nach Süden fliegen. Dann würde es aber nicht mehr reichen, eine einfache Satellitenschüssel fest zu montieren, man bräuchte einen Motor mit dem die Satellitenschüssel hinter dem Satelliten her fahren kann.
Dieser Teil der Anforderungen hat es in sich. Denn bei einem Start der so weit nördlich des Äquators stattfindet, kann eine Rakete nur in eine stark geneigte Umlaufbahn gelangen. Die Rakete startet geradewegs nach Osten, um die Erdrotation mitzunehmen. Aber es liegt in der Natur jeder Umlaufbahn, dass sie immer wieder an den Ort zurück kommt, an dem gestartet ist. Wenn der Punkt weit nördlich liegt, dann muss auch die Bahn immer wieder dorthin zurück kommen – zumindest bis man ein Korrekturmanöver fliegt.
Satelliten die in den geostationäre Orbit fliegen tun das immer in mehreren Schritten. Zuerst wird der Satellit zusammen mit einer Raketenstufe in einen Parkorbit gebracht. Ein niedriger Orbit auf dem man wartet, bis der gewünschte Zielpunkt auf dem Geostationäre Orbit erreichbar ist. Das erhöht die Flexibilität beim Start. Ohne den Parkorbit gäbe es nur einen Startzeitpunkt und kein Startfenster für die Rakete.
Danach kommt der Satellit in den Übergangsorbit. Dazu wird tief unten, auf dem Parkorbit, das Raketentriebwerk gezündet. Das sorgt dafür, dass die Umlaufbahn zunächst einmal zu einer langgestreckten Ellipse wird. Am unteren Teil kommt sie der Erde bis auf etwa 200km nah, aber der höchste Punkt liegt schon bei knapp 36000km.
Wenn man auf dem Äquator gestartet ist, ist es damit schon fast getan. Der Satellit wird freigegeben und muss mit seinen eigenen Triebwerken dafür sorgen, dass aus der elliptischen Bahn eine Kreisbahn wird. Wenn man dort nicht gestartet ist, muss erst noch die Bahnneigung korrigiert werden.
Das Standardmanöver …
Dazu fliegt die Raketenstufe samt Satellit bis zum höchsten Punkt der Umlaufbahn, wo die Fluggeschwindigkeit am kleinsten ist. Dann werden die Triebwerke so ausgerichtet, dass der Satellit in Flugrichtung abgebremst wird und gleichzeitig in Richtung der neuen Bahnebene beschleunigt. Letztlich muss man die Differenz zwischen den beiden Vektoren der Flugrichtung ausgleichen. Entsprechend braucht man eine Geschwindigkeitsänderung, die dem Faktor 2*sin(Δi / 2) der aktuellen Geschwindigkeit entspricht. Wobei Δi die Änderung der Bahnneigung (Inklination) ist.
Wie man leicht sieht, braucht man für ein Δi von 180 Grad das doppelte der aktuellen Geschwindigkeit. Das ist der Fall, in dem man den Satelliten mit dem Triebwerk erst zum Stillstand bringt und dann in entgegengesetzter Richtung wieder auf die ursprüngliche Geschwindigkeit bringt. Um so langsamer sich der Satellit mit seiner Raketenstufe dabei bewegt, um so weniger Treibstoff nimmt das in Anspruch. An dem Punkt bewegen sie sich mit 1,6km/s – in Erdnähe sind es dagegen knapp 10km/s. Deswegen kommt dieses Manöver auch zuletzt.
So sieht das hundertfach durchgeführte Standardmanöver aus. Der Satellit kommt in die Parkbahn, von dort in eine lange Ellipse, dann wird deren Bahnneigung korrigiert und zuletzt sorgt der Satellit aus eigener Kraft dafür, dass er in eine Kreisbahn kommt.
… ging leider schief.
Das ging aber bei AsiaSat-3 schief. Das Triebwerk der dritten Stufe der Proton Rakete setzte beim letzten Manöver aus und der Satellit war in einer Bahn mit hoher Bahnneigung gestrandet.
Nun besteht so ein Satellit zu mehr als der Hälfte aus Treibstoff. Der wird einmal gebraucht um auf die Kreisbahn zu kommen und einmal, um sich im geostationären Orbit zu halten. Die Gravitation von Mond und Sonne ziehen etwas an den Satelliten dort, so dass sie ständig Treibstoff brauchen. Es reicht also nicht aus, den Orbit zu erreichen, wenn dafür der gesamte Treibstoff verbraucht wird.
Deshalb wurde Asiasat-3 aufgegeben. Die Besitzer riefen die Versicherung an und die hat den Schaden auch ersetzt. Damit wurde die Versicherung der neue Besitzer des Satelliten und was dann geschah, war eine Glanzstunde der Raumfahrt, in deren Licht sich auch die Schattenseiten dieser Industrie zeigten.
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