Basiswissen

Die Astrodynamik beschäftigt sich mit der Berechnung von Bahndaten von künstlichen und natürlichen Himmelskörpern unter dem Einfluss von Kräften. Die Astrodynamik ist ein Teilgebiet der Himmelsmechanik.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Das Orion Raumschiff im Weltraum: Die Bewegung ist ein Zusammenspiel aus den Gravitationskräften der Erde, Sonne und des Mondes sowie dem Einsatz von Triebwerken am Raumschiff selbst. Die Berechnung von möglichen Flugbahnen ist der Gegenstand der Astrodynamik. © NASA ☛

Astrodynamik: alle Himmelskörper

Nach der „Encyclopedia of Astronomy and Astrophyscis“ beschäftigt sich die Astrodynamik mit der Bewegung künstlicher und natürlicher Objekte in Gravitationsfeldern^[1]. Dazu zählen Satelliten, Raumschiffe, Raketen, Monde, Asterioden, Planeten oder auch ferne Sterne oder Galaxien. Historisch gesehen ist die Astrodynamik jung. Es war die bahnbrechende Idee von Isaac Newton, die Bewegung der Himmelskörper über die Wirkung von Kräften, nämlich den Gravitationskräften der Körper selbst, zu erklären^[2].

Astrodynamik: nur künstliche Objekte

Gelegentlich wird die Astrodynamik in Anlehnung an die Aerodynamik zur Kennzeichnung künstlicher Objekte unter dem Einfluss der Schwerkraft aber außerhalb der Atmosphäre verwendet: Satelliten, Raumflugzeuge oder Raumgleiter. Der Unterschied zur Himmelsmechanik liegt nicht in den geltenden und verwendeten Gesetzmäßigkeiten sondern der Art häufiger Fragestellungen: bei der Astrodynamik im engeren Sinn werden Körper betrachtet, die über einen eigenen Antrieb verfügen und ihre Bahnen aktiv ändern können.

Die Ballistik als Sonderfall der Astrodynamik

Objekte ohne eigenen Antrieb die sich aber im Erdscherefeld der Erde bewegen sind zum Beispiel hochfliegende Geschosse, ausgebrannte Raketenteile oder abstürzende Satelliten. Die entsprechendem Fragestellungen werden betrachtet in der sogenannten Ballistik ↗

Was sind wichtige Formeln und Prinzipien der Astrodynamik?

Für die Bewegung der Satelliten generell Newtonsche Axiome ↗

Für die Berechnung von Umlaufbahnen Keplersche Gesetze ↗

Für den Start und Flug von Raketen die Raketenformel ↗

Für die Mindestgeschwindigkeit Fluchtgeschwindigkeit ↗

Fußnoten

[1] Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics.

[2] Jürgen Teichmann: Wandel des Weltbildes. Astronomie, Physik und Meßtechnik in der Kulturgeschichte. Mit Beiträgen von Volker Bialas und Felix Schmeidler. Wissenschaftliche Buchgesellschaft. Darmstadt. Im Kapitel 2.5 "Kinematik und Dynamik - ein wichtiger Unterschied zwischen Antike und Neuzeit" wird ausführlich beschrieben, wie man bis zur Zeit von Newton (1642 bis 1727) nur die Gesetzmäßigkeiten der Bewegung (kinesis = Bewegung) zu erfassen suchte, ohne aber nach dem Grund zu fragen. Der Grund der Bewegungsgesetze, so Newton, sei die Kraft (dynamis = Kraft). Siehe auch Newtonsche Axiome ↗