{"id":10395,"date":"2014-08-18T19:19:21","date_gmt":"2014-08-18T17:19:21","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=10395"},"modified":"2014-08-18T19:20:20","modified_gmt":"2014-08-18T17:20:20","slug":"das-atv-als-deobritgefaehrt-fuer-die-iss","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2014\/08\/18\/das-atv-als-deobritgefaehrt-fuer-die-iss\/","title":{"rendered":"Das ATV als Deobritgefährt für die ISS"},"content":{"rendered":"

Irgendwann einmal wird man auch die ISS deorbitieren müssen. Aufgrund ihrer Masse wird das nicht einfach werden. Wenn bemannte Missionen wiedereintreten müssen, dann bremsen sie meist um etwa 100 m\/s gegen die Umlaufrichtung ab. Das erniedrigt den erdnächsten Punkt und liegt dieser dann so niedrig, dass er schon in Luftschichten kommt, die das Gefährt stark abbremsen weil ihre dichte hoch genug ist, dann reicht das das Gefährt zum Wiedereintritt zu bringen. Viele frühere Missionen senkten ihn sogar unter die Meeresoberfläche ab. Eine nicht durch einen Hitzeschutzschild geschützte Station bricht dann auseinander und verglüht. Bei Skylab begann das schon in 120 km Höhe. Allerdings sank diese Station sehr langsam ab, sodass sie sie in flachem Winkel in die Atmosphäre eintrat und die Trümmer erstreckten sich über einen Streifen von 6400 km Länge un 160 km Breite.<\/p>\n

Skylab hatte keine Möglichkeit sich gezielt zu deorbitieren, die NASA konnte nur wenig tun und diese Misere ging durch die Presse. Das will man sicher bei der ISS vermeiden. Seitdem wurden alle Raumstationen aktiv deorbitert. Dazu braucht man Treibstoff. Nun wiegt die Station 420 t. Multipliziert man das mit 100 m\/s so kommt man auf einen Gesamtimpuls von 42.000.000 Ns. Bei lagerfähigen Treibstoffen mit einem spezifischen Impuls von 3000 m\/s braucht man 14.000 kg um die Station abzubremsen. Das erste was man also tun wird ist den Treibstoffverbrauch reduzieren.<\/p>\n

\"iss-deorbit\"<\/a><\/p>\n

Das naheliegende ist es die Station zuerst absinken zu lassen in eine Umlaufbahn die noch stabil ist, aber niedriger liegt als die heutige Höhe (rund 420 km). Denn der Impuls hängt ab von der Differenz der alten und neuen Perigäumshöhe. Als Basis mag ein Aufbaukriterium dienen: Die ISS dürfte beim Aufbau eine Höhe von 330 km nicht unterschreiten, weil sie sonst in 3 Monaten so stark absinken würde, dass sie kein Transporter mehr anheben kann. Da es für ein Deorbitgefährt auch Verzögerungen gibt würde ich 340 km als Ausgangsbahnhöhe ansetzen. Diese Abbildung einer Simulation zeigt, dass die Station aus einer 330 km hohen Umlaufbahn alleine durch die Abbremsung innerhalb von 304 Tagen verglühen würde. Diese Simulation stammt aus der Zeit des Aufbaus, als die ISS noch 244 t wog. Mit den größeren heutigen Solararrays dürft es eher noch schneller gehen.<\/p>\n

Wie tief muss man die Bahn absenken? Nun man muss sie nicht zu stark absenken, aber auch nicht gerade bis an die Grenze wo die Reibung die Station dann endgültig abbremst, denn dann erhält man wie bei Skylab einen langen Streifen weil sich das auseinanderbrechen über eine größere Strecke erstreckt. Die ATV brechen in 60 bis 80 km Höhe auseinander. So würde ich als niedrigsten Bahnpunkt eine Höhe von 80 km definieren.<\/p>\n

Nach den Gleichungen für Bahnen muss man dann nicht mehr um 100 m\/s abbremsen, sondern „nur“ noch um 76,4 m\/s. Machen mithin aber immer noch über 10 t Treibstoff die man braucht. Das ist mehr als jeder Transporter heute zur Station bringen kann. Noch problematischer: Um das langsame Absinken wie bei Skylab zu vermeiden müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:<\/p>\n