Neesantrëtt

An der Raumfaarttechnik bezeechent den Neesantrëtt déi kritesch Phas vum Antrëtt vun engem Fluchkierper an eng Atmosphär. Well sech a kuerzer Zäit vill kinetesch Energie a Wäermt ëmwandelt, ginn Objeten ouni Hëtzschëld zerstéiert. De gehëtzte Plasma ënnerbrécht och d'Funkverbindung.

Neesantrëtt vun der Raumsond Hayabusa iwwer Australien (2010)

De Begrëff gëtt net nëmme fir bemannt Raumgefierer benotzt, mä och fir Raumsonden, Sprengkäpp vun Interkontinentalrakéiten, Kapsele mat Proufmaterial, souwéi fir Objeten, déi verglousen däerfen oder sollen, wéi z. B. ausgebrannt Rakéitestufen oder ausgedéngt Satellitten. Dacks war den Objet virdrun an enger Ëmlafbunn an den Ofstig fänkt mat der Bremszündung géint d'Fluchrichtung un. Zum Neesantrëtt zielen net déi spéider Phase vum Ofstig, an deenen déi thermesch Belaaschtung méi kleng ass. Aus dem selwechte Grond gëtt de Begrëff fir Objeten, déi nëmmen e klenge Brochdeel vun der Orbitalvitess erreecht hunn, net gebraucht.

Beispiller

An der bemannter Raumfaart sinn et d'Kapselen déi zeréck op d'Äerd kommen (Apollo, Sojus, Shenzhou) resp. Raumfären (beispillsweis Space Shuttlen), déi den Neesantrëtt all Kéier ouni Schued iwwerstoe mussen, fir d'Astronauten net a Gefor ze bréngen.

All Start vun enger méistufeger Rakéit hannerléisst ausgebrannt Uewerstufen, déi no erfëllter Aufgab an d'Atmosphär zeréckfalen an deelweis verglousen. Geneesou ginn ausgedéngt Satellitte bei engem kontrolléierten Ofstuerz ganz oder deelweis zerstéiert, fir net nach méi Weltraumschrott ze hunn. D'Antrëttsbunn gëtt méiglechst sou erausgesicht, datt grouss Deeler, déi den Neesantrëtt iwwerstoe kéinten, an d'Mier falen. E spektakuläert Beispill fir sou e Virgank war déi russesch Mir-Raumstatioun.

Bedingunge fir e sécheren Neesantrëtt vu Raumfären a Kapselen

D'Héicht vum Punkt vum Antrëttswénkel ass net festgeluecht. D'NASA gëtt beispillsweis fir den Antrëtt an d'Äerdatmosphär eng Héicht vu 400.000 Fouss (zirka 122 km) un (Entry Interface).

Beim Neesantrëtt ginn héich Fuerderungen un d'Material an un d'Struktur vun der Raumschëffzell gestallt. D'Temperatur op den Hëtzschelter erreecht beim Antrëtt an d'Äerdatmosphär méi wéi dausend Grad Celsius, ausserdeem gëtt d'Fluchvitess séier verklengert.

Wann de Fluchkierper d'Belaaschtung vun der Hëtzt onbeschiedegt iwwerstoe soll, da gëtt an der Reegel bei Raumschëffer, déi nach eng Kéier gebraucht solle ginn, hëtztresistent Material mat enger niddreger thermescher Leetfäegkeet wéi Keramik an Hëtzschutzplättercher benotzt, déi fir eng ausreechend Isolatioun suergen. Ausserdeem muss d'Wäermt nees ofgestraalt ginn; dofir eegent sech keramescht a metallescht Material. De Gebrauch vu Wierkstoffer mat engem niddrege Schmëlzpunkt erméiglecht d'Kille mat engem ablativen Hëtzschëld. Dobäi subliméiert resp. pyrolyséiert d'Material vum Hëtzschëld. Déi dobäi entstane relativ kill Grenzschicht isoléiert d'Schichten déi drënner leien an transportéiert e Groussdeel vun der Wäermt of. En ablatiivt Hëtzschëld ass technesch méi einfach an net esou deier wéi e recycléierbaart Hëtzschëld. Wann en ablatiivt Hëtzschëld bei engem méi dacks benotzte Raumschëff agesat gëtt, da muss et no all Fluch frëschgemaach ginn.

Den Antrëttswénkel a -vitess vum Fluchkierper musse genee berechent ginn, wann e kontrolléierten, ongeféierlechen Ofstig an eng Landung um Landegebitt sécher soll sinn. Den Antrëttswénkel läit meeschtens tëscht 6° a 7°. Bei ze flaachem Antrëtt verléisst d'Raumgefier d'Atmosphär nees (no jiddwer weiderem Antrëtt an d'Atmosphär géif et zwar nach méi ofgebremst ginn, d'Zilgebitt géif awer verfeelt ginn), bei engem ze géien Antrëtt ass déi thermesch Belaaschtung an och d'Zäitverschleefung vum Raumschëff ze grouss. Beim Neesantrëtt vun den Apollo-Raumschëffer nom Zeréckkomme vum Äerdmound war den Antrëttswénkel idealerweis 6,5°, woubäi eng Toleranz vu plus/minus 0,5° bestoung.

Berechnung vun der Fluchbunn

Zanter den Ufäng vun der Raumfaart war et eng wichteg Aufgab, den Neesantrëtt verléisslech virauszeberechnen a besonnesch d'Zäit an d'Plaz vum Verglouse resp. der Landeplaz ze bestëmmen. Jee nodeem, wéi et zum Neesantrëtt kënnt, trieden resp. sinn ënnerschiddlech Problemer opgetrueden. D'Apollo-Moundfären hate keen Dreifstoff, fir virum Neesantrëtt op méi eng niddreg Ëmlafbunn ofzebremsen, déi dann fir d'éischt genee vermooss huet misse ginn. Bunnkorrekturen hu missen op grousser Distanz, virum Oftrenne vun der Kapsel, fir déi deemoleg Verhältnesser ganz genee gemaach ginn.

Bei engem Ofstig aus engem niddregen Orbit muss den Deorbit Burn genee doséiert kënne ginn. Beispillsweis huet den amerikanesche Space Shuttle déi schwaach OMS-Dreifwierker benotzt, fir bannen dräi Minutten d'Bunnvitess ëm 1 % ze reduzéieren. Dës Delta v vun nëmme 90 m/s geet duer, fir op enger elliptescher Bunn op der anerer Säit vun der Äerd – erëm a Fluchrichtung gedréit – nees an d'Atmosphär anzetrieden. Form an Ustellwénkel vum Raumgefier produzéieren Opdriff, deen den ufanks géien Opdtig virum Optriede vun der gréisster Belaaschtung offlaacht. D'Leeschtungsverdeelung gëtt esou zäitech méi kompakt, wat d'Wäermtophuele erofsetzt.

Besonnesch Schwieregkeete bei der Berechnung vu ganz flaache Bunnen sinn/waren ënner anerem:

net genuch Kenntnes vun der momentaner Loftdicht laanscht d'Bunn. Dëse Problem war ëm 1960 nach guer net geléist an hat zu Prognosefeeler vu bis zu 2 Deeg gefouert. D'Ionosphär variéiert mat der Sonnenaktivitéit och regional.
wiesselnde Loftwiderstand vum onstabile Fluchkierper - bis haut net ganz geléist
Modelléierung vum Zerfale vum Fluchkierper (kleng Deeler gi méi staark gebremst)

Bei schwéieren oder reegelméisseg geformte Kierper sinn d'Berechnunge méi zouverlässeg wéi bei liichte Satellitte mat verschiddenen Ausleeër. Eenzel Ofstierz konnte schonn op e puer Minutten, an d'Spur op e puer Kilometer virausberechent ginn.

Raumfluchkierper, déi eng Notzlaascht nees sécher landen sollen, sinn dofir entspriechend geformt. Déi Kapselen, déi zeréckkommen, ginn dowéinst am Fluch an eng aerodynamesch stabil Lag bruecht, sou datt de Fluchkierper mam Hëtzschëld vir an d'Atmosphär andaucht (Sojus-Raumschëff, Mercury-Raumschëff).

Bis an d'1970er Jore gouf et en eegent Netz vu visuellen Observateure mam Numm Moonwatch, dat vun der US-amerikanescher Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) betreit gouf a weltwäit mat e puer honnert éierenamtlechen Ekippe geschafft huet. D'Ënnerstëtzung vu Satellittekameraen (virun allem der Baker/Nunn-Statiounen) duerch relativ einfach ausgerëscht Amateurastronomen war noutwendeg, well d'Kameraen trotz techneschem Opwand bei gewësse Bedéngunge wéineg ausgeriicht hunn. Visuell Observateure konnte vill méi flexibel reagéieren.

Problemfelder sinn ënner anerem

Miessungen an der Schummerecht (Fluchkierper nëmmen dann nach am Sonneliicht, mä laang Beliichtungszäiten onméiglech)
Fluchbunnen déi ganz déif léien
Ongenauegkeet vun de Virausberechnunge knapps virum Neesantrëtt, wat d'Programméierung vun de Kamerae méi schwéier gemaach huet.

Risiken

Den Astronaut Andrew SW Thomas kuckt sech d'TPS Plättercher ënner dem Space Shuttle Atlantis un.

Haart schwaarz LI-900 Plättercher goufen um Space Shuttle benotzt.

Generell sind de Start an d'Landung vun engem (rakéitegedriwwene) Raumschëff déi kritesch Phase vum Fluch. Hei bestinn déi héchst Onfallgeforen.

Am Fall vum US-amerikanesche Space Shuttle ass bekannt, datt de benotzten Hëtzschutzsystem, aus Carbon-Carbon Panéilen a Keramikplättercher, zwar ganz héijen Temperature widersteet, op mechanesch Aflëss awer ganz empfindlech reagéiert. Am Februar 2003 war de Space Shuttle Columbia vun der NASA beim Neesantrëtt um Enn vun der Missioun STS-107 deelweis vergloust, well beim Start vum Shuttle op d'mannst ee vun den am stäerkste belaaschten Deeler vum Hëtzschutzsystem op der lénkser viischter Kant vun der Drofläch duerch e Schaumstoffdeel sou grouss wéi en Aktekoffer beschiedegt gouf. Well déi Beschiedegunge wärend der Missioun net entdeckt goufen (e puer warnend Hiweiser vun NASA-Mataarbechter goufe vun der Fluchleedung ignoréiert resp. bagatelliséiert), konnt de Plasma dee beim Neesantrëtt an d'Drofläch agedrongen ass d'Aluminiumstruktur sou wäit futti maachen, datt déi lénks Fläch an dorophinn de ganze Shuttle zerstéiert gouf.

Landungen um Mars sinn duerch déi dënn Dicht vun der Mars-Atmosphär méi schwiereg ze maachen, sou datt Landesonden dacks mat ze vill héijer Vitess um Buedem opschloen a beschiedegt kënne ginn. Aus dem selwechte Grond besti Begrenzunge fir d'Landehéichten op der Marsuewerfläch, sou kënne momentan Sonden nëmmen an Héichte vun ënner 2 km landen, wouduerch e puer interessant Marsregiounen net erreecht kënne ginn. Dogéint si Landungen op der Venus oder um Titan wéinst der dichter Atmosphär méi einfach, allerdéngs ass den héijen Drock an déi héich Temperatur vun der Venus-Atmosphär eng weider Gefor fir d'Landegefierer.

Kuckt och

Portal Astronomie

Literatur

Nelson Hayes: Trackers of the Skies. Howard Doyle Publ. 1968 und Academic Press 1975* Moonwatch Newsletters 1965-1975 (SAO Moonwatch Center)
G.Seeber, Satellitengeodäsie (De Gruyter 1989, engl. Oplo 2000)
Roger D. Launius, Dennis R. Jenkins: Coming Home: Reentry and Recovery from Space, NASA e-Book 2012.

Um Spaweck

Commons: Neesantrëtt – Biller, Videoen oder Audiodateien