{"id":17565,"date":"2024-07-09T07:26:19","date_gmt":"2024-07-09T05:26:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=17565"},"modified":"2024-07-09T07:26:19","modified_gmt":"2024-07-09T05:26:19","slug":"die-deorbitierung-der-iss","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2024\/07\/09\/die-deorbitierung-der-iss\/","title":{"rendered":"Die Deorbitierung der ISS"},"content":{"rendered":"
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Den heutigen Artikel nehme ich als Aufhänger wieder einmal etwas Grundlagen zu vermitteln. Der eigentliche Grund, ist eine Meldung: Die NASA hat SpaceX beauftragt, das Deorbit-Gefährt für die ISS zu entwickeln. Das soll im Jahr 2030 erfolgen und der Auftrag hat einen Umfang von 843 Millionen Dollar<\/a>\"\"\/.<\/p>\n

Wie deorbitiert man richtig?<\/h4>\n

Inzwischen gibt es ja internationale Vereinbarungen zur Reduktion des Weltraummülls. Es sind keine verpflichtende Verträge, aber selbst auferlegte Auflagen. Die ESA hat vor wenigen Jahren die Zeitdauer, die ein Satellit nach Ende seiner Mission im Orbit verleiben darf, von 25 auf 5 Jahre reduziert. Dazu gehören auch andere Maßnahmen wie das Deorbitieren der Oberstufe, nachdem sie ihre Satelliten abgesetzt haben. Nicht jeder folgt dem, so macht China immer wieder Schlagzeilen, weil sie die zweiten Stufen ihrer Langer Marsch 5<\/a> die immerhin über 20 t wiegen, nicht deorbitiert. Aber in China fallen auch die normalen Stufen beim Start in bewohnte Gebiete<\/a> oder Stufen starten bei einem statischen Test schon mal selbst<\/a>. Sie haben das iterative Konzept von Elon Musk schon Jahrzehnte vor ihm verinnerlicht.<\/p>\n

Was man bei Satelliten aber nicht tut ist, dass man darauf achtet, wo sie runter kommen. Vielmehr senkt man die Umlaufbahn so ab, dass sie in der erlaubten Restzeit verglühen. Auch bei der ISS ist diese Praxis normal. So verglühte am 7.3.2024 ein Batteriepack der ISS, dass nachdem es durch ein neues ersetzt wurde, ziemlich genau drei Jahre zuvor einfach abgekoppelt wurde. Da Batterien relativ kompakt sind und das Paket 2,6 t wog, kam es in die Schlagzeilen<\/a>.<\/p>\n

Vor wenigen Tagen in die Schlagzeilen kam SpaceX. Die Dragons haben hinten einen Trunk, wo die Cargo Transporter Fracht transportieren können, bei den bemannten Transportern vermittelt er zwischen Kapsel und Falcon 9. Diese Trunks werden nach Abkopplung von der ISS abgetrennt und sie sind so massiv, das sie den Wiedereintritt überleben. Mindestens drei sind schon auf dem Gebiet der USA niedergegangen. Da die Teile, die den Wiedereintritt überlebten um die 50 kg wiegen hat das jetzt auch die NASA auf den Plan gerufen<\/a>.<\/p>\n

Also bisher hat die NASA es mit der Deorbitstratgeie der ISS nicht so genau genommen, aber das betraf ja auch nur kleine Einzelteile und nicht die ganze 420+ t schwere Station.<\/p>\n

Schnelles und langsames Deorbitieren<\/h4>\n

Wie man deorbitiert ist keine Geheimwissenschaft<\/a>. Die Atmosphäre nimmt in der Dichte nach oben hin ab und sie bremst alles ab und zwar um so mehr je näher ein Objekt der Erde ist. Unumkehrbar, in dem Sinne, das ein Objekt keinen weiteren Umlauf mehr schafft, ist dies wenn die Umlaufbahn eine Höhe von 100 bis 120 km unterschritten hat. Das gilt zumindest für kreisförmige Umlaufbahnen. Das erste Aufleuchten durch Plasma sah man beim letzten Teststart ITF-4<\/a> in 105 km Höhe. Wann ein Objekt auseinanderbricht, hängt natürlich von dem Objekt selbst ab. Relativ genau untersucht hat man dies beim Wiedereintritt der ATV. Da diese sehr den Modulen der Raumstation ähnelten, wurde ihr Wiedereintritt mit je einem ESA und einem NASA-Flugzeug überwacht. Das Zerbrechen begann in 80 km Höhe wo dann zuerst die Solarzellenausleger abbrechen, da sie sie relativ geringes Gewicht haben und eine große Oberfläche und so viel Widerstand bieten. Das aerodynamisch besser geformte ATV-Modul zerbrach etwas tiefer, kurz bevor es 60 km Höhe erreichte. Das Starship ging bei ITF-3<\/a> auch in 65 km Höhe verloren.<\/p>\n

Was die NASA nun tun möchte, ist dass sie den Ort wo die Trümmer niedergehen genau kontrollieren können, am besten sollte diese im Pazifik heruntergehen, wo es viel Gewässerfläche gibt, wo es wenige oder gar keine Inseln gibt. Die Osterinsel ist z. B. über 2.500 km von jedem anderen Festland entfernt.<\/p>\n

Da sich die Teile der ISS<\/a> wie auch ein Satellit in verschiedenen Höhen abtrennen, kommen sie auch an verschiedenen Orten nieder. Will man die betroffene Region also möglichst klein halten, so muss man dafür sorgen, dass der Eintritt möglichst steil erfolgt, die ISS sehr bald in die Region gerät in der auch die Module mit ihren dicken Wänden verglühen. Je größer der Unterschied zwischen dem höchsten Punkt der Bahn (Apogäum) und dem niedrigsten Punkt der Bahn (Perigäum<\/a>) ist, desto steiler ist der Eintritt. Bei den suborbitalen Tests des Starships<\/a> gelangten diese in Orbits mit einem Perigäum von -55 km und einem Apogäum von 234 km. Das Perigäum kann durchaus unterhalb der Erdoberfläche liegen. Bei Ariane 5 Starts<\/a>, wo man dafür sorgt das die Zentralstufe in einem bestimmten Gebiet im Indischen Ozean aufschlägt, liegt das Perigäum z.B. bei -1100 km. Das klingt dramatisch, aber es fehlen nur 438 m\/s für eine 200 km hohe Kreisbahn.<\/p>\n

Die ISS befindet sich derzeit in rund 407 km Höhe. Würde man das Perigäum auf 0 km absenken, so braucht man dafür eine Geschwindigkeitsänderung von 119,42 m\/s. Der Treibstoffbedarf ist auch ohne Raketengleichung relativ einfach zu berechnen, weil die Massenänderung bei 420 t Masse der ISS durch den verbannten Treibstoff praktisch nicht ins Gewicht fällt. Es gilt:<\/p>\n