Nicht völlig Schwerelos

Völlig schwerelos schwebt ein Raumschiff vor der Raumstation. Völlig schwerelos? Nein.

Wir müssen reden. Und zwar über einige Mythen die sich um die Schwerelosigkeit ringen.

Fangen wir damit an: Unser Raumschiff schwebt in Flugrichtung vor der Station. Wir sind einige Kilometer entfernt und wollen da hin. Was nun? Klar: Ausrichten auf die Station, ein paar Stöße mit dem Raketentriebwerk und das Raumschiff fliegt in Richtung der Raumstation. Kein Problem. Wir sind ja schwerelos und reibungslos. Wir lassen uns ganz locker zur Raumstation treiben, bremsen kurz zuvor ab und da sind wir.

Aber das Raumschiff ist nicht schwerelos, sondern im Orbit. Und es hat abgebremst. Wir fliegen aber nur deswegen um die Erde, weil wir so schnell sind, dass die Zentrifugalkraft von der Erde weg genauso groß ist, wie die Schwerkraft zur Erde hin. Wenn wir nun aber langsamer fliegen, nimmt die Zentrifugalkraft ab und die Schwerkraft überwiegt wieder ein klein wenig. Tatsächlich haben wir mit dem zünden der Raketen unsere gesamte Umlaufbahn verändert.

Wenn war gerade noch auf einer Kreisbahn war und abbremst, dann fliegt man zunächst noch geradeaus weiter. Aber die Schwerkraft wird uns etwas stärker in Richtung Erde ablenken als noch zuvor. Wir kommen der Erde näher und werden dabei schneller. Wir sind auf einem exzentrischen Orbit, leicht Eiförmig, dessen oberster Punkt dort ist, wo wir die Raketen gezündet haben und dessen unterster Punkt genau auf der anderen Seite der Erde ist. Weil dieser Orbit näher an der Erde entlang geht, ist er auch kürzer. Die Schwerkraft beschleunigt uns außerdem, wenn wir uns der Erde nähern – und zwar praktisch genauso stark, als würden wir die gleiche Strecke einfach herunter fallen. Irgendwann kommen wir wieder auf den obersten Punkt der Umlaufbahn zurück, auf Höhe der Raumstation. Aber wir waren schneller als die Raumstation!

Wir mussten also nicht nur dabei zusehen, wie die Raumstation langsam nach oben hin entschwindet und wir dann erst wieder langsam auf die gleiche Höhe kommen. Nein, als wir endlich wieder am oberen Punkt der Umlaufbahn ankommen, auf der Höhe der Raumstation, ist die Raumstation weiter weg als zuvor. Und wenn wir auf dies Bahn bleiben, werden wir nur noch weiter abtreiben. Immerhin, irgendwann treiben wir so weit ab, dass wir uns der Raumstation wieder von hinten nähern – weil der Abstand so groß ist, wie die gesamte Umlaufbahn lang ist! Aber das dauert ewig.

Also, was tun? Wir sind weiter von der Raumstation weg als zuvor. Aber die Raumstation ist in diesem Moment schneller! Sie kommt auf uns zu! Alles wird gut! Wir feuern nochmal die Raketen. Aber diesmal werden wir uns nicht nach unten abtreiben lassen. Diesmal halten wir mit den Raketen dagegen! Immer wenn wir nach unten abtreiben, feuern wir sie und fliegen wieder ein Stück nach oben.

Das Problem? Wir treiben dauernd nach unten ab und müssen dauernd nach Richtung oben gegensteuern. Warum? Wir müssen mit den Raketen den Mangel an Zentrifugalkraft ausgleichen den wir haben, weil wir das Raumschiff abgebremst haben. Wenn der Weg zur Raumstation zu weit weg ist, dann geht uns auf diese Weise der Treibstoff aus und wir sind im Weltraum gestrandet. In direkter Nähe ist es kein Problem, weil man nur für kurze Zeit gegensteuern muss.

Die Lösung? Solange wir nicht in unmittelbarer Nähe der Raumstation sind, müssen wir uns etwas cleverer anstellen. Wenn wir in Flugrichtung vor der Raumstation sind, dann müssen wir von der Raumstation weg beschleunigen. Wegen der höheren Geschwindigkeit überwiegt die Zentrifugalkraft, wir werden “aus der Kurve getragen” und fliegen eine insgesamt längere und langsamere Umlaufbahn. Der niedrigste Punkt der Bahn ist immernoch auf Höhe der Raumstation. Wenn wir die Geschwindigkeit perfekt gewählt haben, kommen wir nach einem Umlauf genau bei der Raumstation an.

Es gibt natürlich noch andere Manöver, die weniger Präzission erfordern, weil sie mehr Möglichkeiten zur Korrektur bieten. Aber der Artikel ist lang genug und das soll reichen.

Die Moral vor der Geschichte? Manchmal muss man vom Ziel weg fliegen um dort schnellstmöglich anzukommen. Aber bitte nur, wenn man weiß, was man tut.

Danke für das Lesen. Bitte hinterlasst einen Kommentar, wie euch der Beitrag gefallen hat. Egal ob positiv oder negativ, konstruktive Kritik lese ich immer gern. Ihr könnt mir auch auf Twitter unter @tp_1024 folgen.

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