Ausgabe 361

Jonathan's Space Report                 Deutsche Übersetzung von Markus Dolensky
Nr. 361                                              24. Mai 1998, Cambridge, MA
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Shuttle und Mir
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Der Start der Raumstation und von STS-88 scheint sich Medienberichten zufolge 
wahrscheinlich bis in den Dezember zu verzögern. Damit würde sich laut einem 
Bericht von AP die Mission STS-93 auf Januar verschieben.

Progress M-39 ist weiterhin am Orbitalkomplex Mir angekoppelt und wird von der 
Besatzung entladen. STS-91 steht auf der Startrampe und ist für den letzten US-
Flug zur Mir bereit. Zusätzlich zu Andrew Thomas wird einiges an wissenschaft-
licher Ausrüstung der USA von Bord der Mir zurückgebracht werden.

Discoverys Nutzlastbucht weist bei der Mission STS-91 eine neue Anordnung auf. 
Vorne im Schacht ist die externe Luftschleuse und das Kopplungssystem. Dahinter 
ist der Tunneladapter, der bei den meisten früheren Missionen zwischen dem 
Kopplungssystem und der Hauptkabine war. Hinter dem Tunneladapter ist der 
Spacehab-Verbindungstunnel und daran anschließend ist ein einzelnes Spacehab-
Modul. Das Spacehab-Modul enthält Wasser, Nahrung und Ausrüstung für die Mir. 
Weiter achtern in der Nutzlastbucht befindet sich das Alpha-Magnet-Spektrometer. 
Dieses Teilchenphysikexperiment sitzt auf einer Querstrebe in der Nutzlastbucht 
und weist einen großen Magneten (3000 kg) sowie Szintillatordetektoren auf, die 
zur Suche nach Antiprotonen und Anti-Atomkernen in der Weltraumstrahlung einge-
setzt werden sollen.

In der Nutzlastbucht sind acht GAS-Kanister befestigt. Auf Ladebuchtposition 6 
befindet sich backbords SEM-3 mit Mittelschulexperimenten sowie ein einfacher 
Kanister mit Gedenkfahnen. Steuerbords sind G-648 (ein Experiment mit dünnem 
organischem Film der kanadischen Raumfahrtagentur) und ein weiterer Behälter mit 
Gedenkfahnen. Auf Ladebuchtposition 13 sind backbords G-765 (ein Flüssigkeits-
experiment der kanadischen Raumfahrtagentur) und SEM-5 (passive Mittelschul-
experimente). Steuerbords sind die zwei kleinen Behälter (0,07 m3) G-090 und 
G-743.

Kürzliche Starts
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HGS-1 schloss am 13. Mai seinen ersten Vorbeiflug am Mond ab und durchlief am 
17. Mai um ungefähr 0300 UTC ein Perigäum von ungefähr 36000 km. HGS entschied 
sich den Satelliten am 6. Juni ein zweites Mal am Mond vorbeizuschicken, um die 
Bahn weiter zu verbessern. Gegenwärtig ist er in einem Orbit von 35646 km x 
475763 km x 18,2°.

Galaxy 4H, ein Satellit der Baureihe Hughes HS-601, versagte am 19. Mai, wodurch 
überall in den Vereinigten Staaten Piepser ausfielen. Ein Computerausfall führte 
zum Verlust der Lagekontrolle. Der Verkehr im Ku-Band wird über Galaxy 3R 
umgeleitet werden und Galaxy 6 wird auf die orbitale Position von Galaxy 4H 
verschoben, um dessen Dienste im C-Band zu ersetzen.

Echostar 4 soll angeblich Probleme beim Ausfahren seiner Solarflügel haben.

Umlaufbahnen
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Die nachfolgende Diskussion ist nur für technisch orientierte Pedanten.

Zuletzt gab es viele Diskussionen darüber, wie die verschiedenen Umlaufbahnen 
genau definiert sind: Was ist der Unterschied zwischen einem niedrigen Erdorbit 
(LEO, Low Earth Orbit) und einem mittleren Erdorbit (MEO)? Es gibt hier keine 
bestimmte richtige Antwort, da es sich um willkürliche Bezeichnungen handelt. 
Meine eigenen Definitionen sind unten angeführt. Die verwendeten Begrenzungen 
sind durch die physikalischen Grenzen der Atmosphäre und die historische Praxis 
motiviert.

 Von mir vorgeschlagene Definitionen:

(1) Atmosphärisch (ATM): suborbitale Flugbahn mit einem Apogäum von weniger als 
80 km (mittlere Höhe der Mesopause; entspricht der alten Definition der US-Luft-
waffe von 50 Meilen für die Verleihung des Astronautenabzeichens).

(2) Suborbitaler Raumflug (SO): eine suborbitale Flugbahn mit einem Apogäum von 
mehr als 80 km.

(3) Transatmosphärischer Orbit (TAO): ein orbitaler Flug mit einem Perigäum von 
weniger als 80 km aber größer als null. Kommt potenziell bei Missionen mit Aero-
braking sowie transatmosphärischen Fluggeräten vor bzw. in bestimmten temporären 
orbitalen Flugphasen (so z. B. Shuttle vor dem Orbitalmanöver OMS-2, oder wenn 
ein Triebwerksneustart im Apogäum misslingt).

(4) LEO: niedriger Erdorbit. Umlaufbahnen mit einem Perigäum von mehr als 80 km 
und einem Apogäum von weniger als L km. Es ist nicht klar, welchen Wert L anneh-
men sollte. Das Histogramm der Apogäumshöhen für derzeit im Orbit befindliche 
Objekte zeigt eine große Ansammlung zwischen 100 km und ungefähr 2500 km, ge-
folgt von einem fast leeren Bereich, gefolgt von einer kleinen Spitze bei 
19000 km (GLONASS und GPS) und einer weiteren Spitze bei 36000 km (GEO). Warum 
gibt es so wenige Satelliten im Bereich zwischen 3000 - 19000 km? Das liegt am 
Strahlungsgürtel. Natürlich passieren polar umlaufende Satelliten den 
Strahlungsgürtel auch in niedriger Höhe (die Magnetosphäre taucht in die 
Polarlichtregion ein). Aber bei 3000 km und darüber wird der Gürtel unabhängig 
von der Breite immer passiert. Was ist die Untergrenze des Strahlungsgürtels? 
Diesen Punkt untersuche ich nach wie vor. Wenn man jedoch das Apogäumshistogramm 
genauer betrachtet, erkennt man, dass sich die Satelliten auf niedrigen Bahnen 
in zwei Gürtel aufspalten: einem von 300 km bis 1300 km, wobei die Masse bei 800 
-1000 km liegt, und einem weiteren bei 1300 - 2200 km mit einem Schwerpunkt bei 
1500 km. Diese Analyse wird durch die Tatsache kompromittiert, dass das Histo-
gramm von Trümmerteilen dominiert wird, die von einer geringen Anzahl an 
Explosionen stammen. Es ist besser, nur die Nutzlasten zu betrachten. Die 
Wiederholung der Analyse, die sich auf die internationalen Registrierungen "A" 
und "B" (z. B. 1997-04B, aber nicht 1997-04F) beschränkt, liefert ein ähnliches 
Resultat, wobei die Spitzen etwas schmaler sind. Insbesondere gibt es sehr 
wenige Nutzlasten oder Raketenstufen mit Apogäen im Bereich von 1100 bis 1400 km 
oder von 1600 bis 2000 km. Daher schlage ich für den Grenzwert L zwischen LEO 
und MEO folgende möglichen Werte vor:

 Apogäum 1000 km, eine runde Zahl, die eine große Anzahl von Satelliten, wie
         Parus/Zikada und Transit-Navsats im Bereich 1000 - 1100 km ausschließt.
         1000 km als Obergrenze ist wohl ein bisschen zu niedrig gewählt.
 Apogäum 1100 km, eine strikte Definition für LEO
 Apogäum 1600 km, eine Definition, die Globalstar und Strela/Gonets, sowie 
         ältere polare Satelliten von ESSA/NOAA umfasst
 Apogäum 2000 km, eine schöne 'runde Zahl', die alle LEO-Nutzlasten
         und Bruchstücke einschließt.
 Periode 120 Minuten (2 Stunden). Noch eine 'runde Zahl'. Das entspricht einer
         Durchschnittshöhe von 1680 km und einem maximalen Apogäum von 3280 km.

Die Definitionen mit 2000 km oder 2 Stunden würden MEO (mittlerer Erdorbit) zu 
einem verhältnismäßig leeren Bereich zwischen LEO und dem geosynchronen Korridor 
machen, indem außer Glonass- und GPS-Satelliten sowie den alten Midas-Frühwarn-
satelliten nicht viel enthalten wäre. Ich habe mich für die 2-Stunden-Definition 
entschieden, aber die Industrie wird vermutlich etwas Niedrigeres im Bereich von 
1100 km verwenden.

Man kann LEO außerdem nach Inklination sortiert in verschiedene Unterkategorien 
aufspalten. LEO/S oder SSO ist physikalisch bedingt: Bei einer sonnensynchronen 
Bahn präzediert die Bahnebene so, dass der Sonnenwinkel konstant bleibt. Das 
erfordert eine Umlaufperiode (hh:mm) von 
  T = 3:47 * (-cos i)^(3/7) +/- 0:10, für i = 97,0 - 103,0 Grad.
Eine wenige strikte aber einfachere Definition für SSO mag aber genügen:
LEO/S  sonnensynchron  T =  1:26 - 2:00, i = 95,0 - 104,0
Folgende Definitionen könnten ebenfalls sinnvoll sein:
LEO/R  retrograd       T =  1:26 - 2:00, i = 104,0 - 180,0
LEO/P  polar           T =  1:26 - 2:00, i =  85,0 -  95,0
LEO/E  äquatorial      T =  1:26 - 2:00, i =   0,0 -  20,0

Natürlich ist prinzipiell alles mit i von mehr als 90,0 Grad "retrograd", aber 
man wird Bahnen mit i von weniger als 104 Grad wohl eher als polar oder sonnen-
synchron bezeichnen.

Die nächste Grenze von Interesse liegt zwischen MEO und dem "geosynchronen 
Korridor". Bei der Betrachtung des geosynchronen Korridors bietet es sich an, 
mit Umlaufperioden und Driftraten zu arbeiten. Bei einem äquatorialen Orbit 
bewirken Perturbationen der Keplerbahn Driftraten in der Größenordnung von 0,05 
Grad pro Tag. Diese dominieren bei Perioden zwischen ungefähr 23 h 55,5 m und 
23 h 56,5 m die keplersche Drift entlang der Längengrade. Das bezeichne ich als 
"geostationäre Umlaufbahn". Operationelle Satelliten, die von einer Position zu 
einer anderen verschoben werden, driften normalerweise zwischen 0,1 und 10 Grad 
pro Tag. Eine Driftrate von 10 Grad pro Tag bietet sich als Grenze an. Das ent-
spricht einer (von mir in der Datei geo.log verwendeten) Umlaufperiode im Be-
reich von 23 h 17 m und 24 h 37 m. Ein alternatives Kriterium ist der Zeitraum 
von 23 h bis 25 h: 1 Stunde zu beiden Seiten der geosynchronen Periode.

MEO ist dann alles ungefähr kreisförmige unterhalb von 23 Stunden und oberhalb 
von LEO. Die Bahn von Objekten auf elliptischen Bahnen mit MEO-artigen Umlauf-
perioden nenne ich HEO (hochelliptischer Orbit). Ein Spezialfall von HEO ist der 
Molnija-Orbit mit einer Neigung von 63 Grad und einer Periode von 12 Stunden, 
wodurch das Perigäum nicht präzediert. Außerdem wird die Länge des Apogäums 
jeden zweiten Umlauf stabilisiert. Ein anderer spezieller Fall ist die geo-
stationäre Transferbahn (GTO), eine Unterklasse, die in JSR 310 im Januar 1997 
definiert wurde (und in der zusammenfassenden Tabelle weiter unten aufgeführt 
ist).

Gegenwärtig verwende ich meine eigenen Definitionen, wie folgt:

                       Periode (hh:mm)     Inkl. (°)      Exzen.

Diese drei für synchrone Perioden:

GEO/S  stationär        23:55,5 - 23:56,5  0,0 - 2,0    0,00 - 0,01
 (schön kreisförmig und äquatorial)

GEO/I  geneigter GEO    23:55,5 - 23:56,5  0,0 - 2,0    0,01 - 0,05
                    und 23:55,5 - 23:56,5  2,0 - 20,0   0,00 - 0,05
 (noch kreisförmig und einigermaßen äquatorial)

GEO/T  synchron         23:55,5 - 23:56,5  0 - 20,0     0,05 - 0,85
                    und 23:55,5 - 23:56,5  20,0 - 180,0 0,00 - 0,85
 (synchron, aber nicht kreisförmig und äquatorial)

Die korrespondierenden drei Fälle mit Perioden ungleich der Magischen:

GEO/D  Drift-GEO        23:00   - 25:00    0,0 - 2,0    0,00 - 0,05
GEO/ID gen. Drift-GEO   23:00   - 25:00    2,0 - 20,0   0,00 - 0,05
GEO/NS beinahe synchron 23:00   - 25:00    0 - 180      0,05 - 0,85
                    und 23:00   - 25:00    20 - 180     0,00 - 0,85

Anstatt hoher Erdorbit (zu leicht mit hochelliptischem Orbit zu verwechseln) 
verwende ich weitläufiger Orbit (DSO, Deep Space Orbit) für alles Kreisförmige 
jenseits von GEO und weitläufiger exzentrischer Orbit (DHEO, Deep Highly 
Eccentric Orbit) für entsprechend elliptische Bahnen.

Abschließend folgt eine Zusammenfassung der von mir vorgeschlagenen Kategorien. 
Falls Sie alternative Definitionen vorschlagen möchten, bitte ich um Nachricht.

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Zusammenfassende Klassifikation der Umlaufbahnen
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 (A = Apogäum/km, P = Perigäum/km, T = Periode/hh:mm, i = Ink/°, e = Exzentriz.)

Hauptkategorien
ATM   atmosphärisch   A < 80
SO    suborbital      A >= 80, P < 0
TAO   transatmosphär. A >= 80, P = 0 - 80
LEO   niedrig         T= 1:26   -  2:00 (P > 80)
MEO   mittel          T= 2:00   - 23:00, e < 0,5
HEO   hochelliptisch  T= 4:03   - 23:00, e > 0,5 (impliziert A > 13000)
GEO   beinahe synchr. T=23:00   - 25:00
DSO   weitläufig      T>25:00, e < 0,5
DHEO exz., weitläufig T>25:00, e > 0,5
HCO   heliozentrisch
PCO   planetozentrisch
SSE   solare Fluchtbahn

Unterkategorien
LEO/S  sonnensynchron T =  1:26   -  2:00,   i =  95,0 - 104,0
LEO/R  retrograd      T =  1:26   -  2:00,   i = 104,0 - 180,0
LEO/P  polar          T =  1:26   -  2:00,   i =  85,0 -  95,0
LEO/E  äquatorial     T =  1:26   -  2:00,   i =   0,0 -  20,0
HEO/M  Molnija-Orbit  T = 11:30   - 12:30,   i =  62,0 -  64,0, e = 0,50 - 0,77
GEO/S  stationär      T = 23:55,5 - 23:56,5, i =   0,0 -   2,0  e = 0,00 - 0,01
GEO/I  geneigter GEO  T = 23:55,5 - 23:56,5, i =   0,0 -  20,0  e = 0,00 - 0,05
GEO/T  synchron       T = 23:55,5 - 23:56,5, i =   0   - 180    e = 0,00 - 0,85
GEO/D  Drift-GEO      T = 23:00   - 25:00    i =   0,0 -   2,0, e = 0,00 - 0,05
GEO/ID gen. Drift-GEO T = 23:00   - 25:00    i =   0,0 -  20,0, e = 0,00 - 0,05
GEO/NS beinahe sync.  T = 23:00   - 25:00    i =   0   - 180,   e = 0,00 - 0,85

GTO-Unterklassen von HEO, aus dem JSR 310
GTO/L  niedriger GTO      A = 13000 - 30000
GTO/S  Sub-GTO            A = 30000 - 41000
GTO    Standard-GTO       P = 150 - 700, A = 34000 - 41000,
GTO/HP GTO m. hohem Peri. P = 700- 4000, A = 34000 - 41000,
GTO/H  hoher GTO          A > 41000
(Super-GTO ist nunmehr und je nach Kontext durch GTO/H oder DHEO ersetzt)


Tabelle kürzlich erfolgter Starts
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Datum  UT     Name              Trägerrakete  Startgelände      Aufgabe   I.D.

 2 Apr 0242   TRACE             Pegasus XL   Vandenberg RW30/15 Sonnenbeo. 20A
 7 Apr 0213   Iridium 62        Proton-K/DM2  Baikonur          Komsat     21A
              Iridium 63                                        Komsat     21B
              Iridium 64                                        Komsat     21C
              Iridium 65                                        Komsat     21D
              Iridium 66                                        Komsat     21E
              Iridium 67                                        Komsat     21F
              Iridium 68                                        Komsat     21G
17 Apr 1819   Columbia   )      Shuttle       Kennedy LC39B     Raumschiff 22A
              Neurolab   )
24 Apr 2238   Globalstar FM6)   Delta 7420    Canaveral SLC17A  Komsat     23A
              Globalstar FM8)                                              23B
              Globalstar FM14)                                             23C
              Globalstar FM15)                                             23D
28 Apr 2253   Nilesat 1  )      Ariane 44P    Kourou ELA2       Komsat     24A
              BSAT 1B    )                                      Komsat     24B
29 Apr 0437   Kosmos 2350       Proton-K/DM-2 Baikonur          Komsat?    25A
 2 Mai 0916   Iridium 69        CZ-2C/SD      Taiyuan           Komsat     26A
              Iridium 71                                        Komsat     26B
 7 Mai 0853   Kosmos 2351       Molnija-M     Plessezk          Frühwarn.  27A
 7 Mai 2345   Echostar 4        Proton-K/DM3  Baikonur          Komsat     28A
 9 Mai 0138   USA 139           Titan Centaur Canaveral SLC40   Funkaufkl. 29A
13 Mai 1552   NOAA 15           Titan 2       Vandenberg SLC4W  Wetter     30A
14 Mai 2212   Progress M-39     Sojus-U       Baikonur LC1      Fracht     31A
17 Mai 2116   Iridium 70)       Delta 7920    Vandenberg SLC2W  Komsat     32A
              Iridium 72)                                       Komsat     32B
              Iridium 73)                                       Komsat     32C
              Iridium 74)                                       Komsat     32D
              Iridium 75)                                       Komsat     32E

Gegenwärtiger Status der Raumfähren
___________________________________

Orbiter                Standort      Mission    Startdatum

OV-102 Columbia        OPF Bucht 3   STS-93        Jan.?
OV-103 Discovery       LC39A         STS-91        Juni?
OV-104 Atlantis        Palmdale      OMDP
OV-105 Endeavour       OPF Bucht 1   STS-88     3. Dez.

MLP/SRB/ET/Konfiguration

MLP1/RSRM66/ET-96/OV-103 LC39A       STS-91
MLP2/
MLP3/

.-------------------------------------------------------------------------.
|  Jonathan McDowell                 |  phone : (617) 495-7176            |
|  Harvard-Smithsonian Center for    |                                    |
|   Astrophysics                     |                                    |
|  60 Garden St, MS6                 |                                    |
|  Cambridge MA 02138                |  inter : jcm@urania.harvard.edu    |
|  USA                               |          jmcdowell@cfa.harvard.edu |
|                                                                         |
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