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Wiedereintritt


Raumfahrt


Definition


Wenn ein Raumfahrzeug vom Weltraum her in die Atmosphäre des Himmelskörpers eintritt, von dem aus es auch gestartet ist, dann spricht man von einem Wiedereintritt. Die Atmosphäre bremst dann das Fahrzeug ab, wodurch selbst bei einer dünnen Atmosphäre viel Reibungswärme entsteht. Diese Phase eines Raumfluges gilt als besonders gefahrenreich. Das ist hier kurz erkläutert.

12 Minuten Unsicherheit


Ein Raumschiff in einem niedrigen Orbit um die Erde hat eine Geschwindigkeit von rund 7800 Metern pro Sekunde. Die NASA gibt eine Höhe von 122 Kilometern, andere Quellen gebe rund 100 km Höhe an (Karman-Linie) als Beginn des Wiedereintritts an. Wird das Raumschiff dann abgebremst, hat es weniger Zentrifugalkraft als vorher. Dadurch verliert es langsam an Höhe und kommt in tiefere Atmosphärenschichten. Die Luftmoleküle bremsen das Raumschiff ab. Gleichzeitig erhitzen sie es so stark, dass die Außenseite zu glühen beginnt. Die Luft um das Raumschiff wird ionisiert, was einen Funkverkehr mit der Erde unmöglich macht. Diese Phase dauerte bei der Space Shuttle etwa 12 Minuten, bei Apollo-Landekapseln planmäßig etwa 3 Minuten. Eine Space Shuttle hat nach den 12 Minuten eine Geschwindigkeit von etwa 3600 m/s[1].

Bremsleistung berechnen


Bei einer Masse des Oribiters von etwa 24 Tonnen kann man aus diesen Angaben eine durchschnittliche Bremsleistung berechnen. Man berechnet den Unterschied der Bewegungsenergien ½mv² vor und nach dem Wiedereintritt und didividert das durch die benötigte Dauer. Das Ergebnis gibt dann die durchschnittliche Bremsleistung:


Welche g-Kräfte treten beim Wiedereintritt auf?


Fliegt ein Raumschiff, etwa die Raumfähre Space Shuttle, in einem niedrigen Orbit, so hat es eine Geschwindigkeit von etwa 7800 Metern in jeder Sekunde. Nach dem Wiedereintritt beträgt die Geschwindigkeit einer Space Shuttle nur noch etwa 3600 Meter pro Sekunde. Astronauten berichteten, dass sie g-Kräfte von nur rund 1,7 spürten. Das ist deutlich weniger als die bis zu 4g starken Kräfte beim Start []. Siehe auch g-Kraft ↗

Fußnoten




Eine Orion-Raumkapsel beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre: die hohen Geschwindigkeiten aus dem Erdorbit (rund 7,8 km/s) müssen durch die Luftreibung reduziert werden. Durch die Reibungswärme entstehen sehr große Temperaturen. NASA