Suborbitale bemannte Flüge haben hitzige Diskussionen ausgelöst. Astrophysiker haben eine ausführliche Interpretation gegeben. Wie viel wissen Sie?

Was ist ein suborbitaler Flug? (Warum sollte uns das interessieren?)

Die Trägerrakete New Shepard landet während der Mission NS-10. (Foto von: Blue Source)

Dies war der erste Flug, der von Virgin Galactic und dem Gründer von Blue Origin durchgeführt wurde, und die suborbitale Weltraummission machte Schlagzeilen. Doch was genau bedeutet „suborbital“ und hat diese Technologie außer der Unterstützung dieser Milliardäre bei ihrem Versuch, ins All zu gelangen, noch andere Verwendungsmöglichkeiten?

Jeff Bezos, der Gründer von Amazon und reichste Mann der Welt, wird die New Shepard, die von seinem privaten Luft- und Raumfahrtunternehmen Blue Origin gebaut wird, fliegen und starten. Dies ist der erste bemannte Raumflug des Unternehmens und wird auf eine Höhe von 100 Kilometern steigen, bevor es wieder auf derselben Startrampe landet.

Der britische Unternehmer Richard Branson stieg an Bord eines raketengetriebenen Raumschiffs seines Privatunternehmens Virgin Galactic auf 86 Kilometer in die Höhe. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, hat Bezos die Grenzen des Weltraums berührt.

Beide Trägerraketen sind zwar bewundernswert, unterscheiden sich jedoch stark von herkömmlichen Weltraumraketen.

„Der einfache Unterschied besteht darin, dass suborbitale Flüge nicht über die Geschwindigkeit verfügen, um eine vollständige Umlaufbahn zu erreichen“, sagte Stephen McCandless. Diese Person ist Professor für Astrophysik an der Johns Hopkins University in Maryland.

Beim Orbitalflug erzeugt der Seitenschub eines Raumfahrzeugs oder Satelliten einen Schub, der der Schwerkraft vollkommen entgegenwirkt, so dass das Raumfahrzeug oder der Satellit sich in einem Bogen bewegt und mechanisch weiter auf die Erde zufällt, physikalisch jedoch nicht mehr näher kommt. Während des Starts ist ein Raumfahrzeug in der Umlaufbahn zunächst senkrecht nach oben ausgerichtet. Nachdem es den dichtesten Teil der Atmosphäre passiert hat, beginnt es sich zu neigen und seine horizontale Geschwindigkeit zu erhöhen, um genügend Schub zu erzeugen, um in der Umlaufbahn zu bleiben.

Das Erreichen dieses Ziels ist allerdings eine Herausforderung, da die zur Aufrechterhaltung der Umlaufbahn erforderliche horizontale Geschwindigkeit von der Höhe abhängt. In einer erdnahen Umlaufbahn in einer Höhe von 240 Kilometern entspricht dies etwa 27.400 Kilometern pro Stunde.

„Um die Umlaufbahn aufrechtzuerhalten, muss man mit etwa 8 Kilometern pro Sekunde reisen“, sagte Stephen McCandless gegenüber Science Online. „Hinzu kommt, dass man eine gewisse Höhe erreichen muss, um in die Atmosphäre einzudringen, und das alles kostet Energie.“

Eine Rakete, die in die Umlaufbahn gelangen möchte, aber nicht über genügend Energie verfügt, kann nur eine parabolische Flugbahn einschlagen. Es flog in einem Bogen los und fiel dann wieder. McCandless sagte, dass solche suborbitalen Missionen zwar kurz seien, die Passagiere aber dennoch mit atemberaubenden Ausblicken auf die Erde belohnt würden und ein mehrere Minuten anhaltendes Gefühl der Schwerelosigkeit erlebten.

Der 15. Start von New Shepard (Mission NS-15) erfolgte vom Startkomplex 1 in West-Texas. (Foto von: Blue Source)

Die Mission war erfüllt, die Trägerrakete New Shepard landete anschließend und wurde an ihrem 15. Startplatz ausgestellt. (Foto von: Blue Source)

Die Triebwerke von New Shepard ruhen auf der Landeplattform, nachdem sie ihre NS-15-Mission abgeschlossen haben. (Foto von: Blue Source)

Mission erfüllt, das Mannschaftsmodul New Shepard landete an dem abgelegenen Ort in der Wüste von Westtexas. (Foto von: Blue Source)

Da die Abschussbahn eine nach unten gerichtete Fallkraft aufweist, handelt es sich im Grunde um einen freien Fall und die Schwerkraft wirkt auf die Passagiere und den Körper. Einfach ausgedrückt: Die Schwerkraft zieht Menschen und Flugzeuge gemeinsam nach unten, sodass vor Ort das Gefühl der Schwerelosigkeit herrscht. Das sagt Cricketer, Professor für Astronautik an der Purdue University in Indiana.

Für Abenteuerliebhaber ist das ein großer Schritt. Blue Origin und Virgin Galactic hoffen, dass dieser Markt es ihnen ermöglicht, profitable Weltraumtourismusprojekte zu betreiben. Es bietet auch einige interessante Forschungsmöglichkeiten, fügte Cricket hinzu.

Auf der Internationalen Raumstation wird schon seit langem Mikrogravitationsforschung betrieben, doch Reisen zu diesem Weltraumlabor seien teuer, ganz zu schweigen von der Ausrüstung, die benötigt werde, um der Schwerkraft und den Vibrationen standzuhalten und in die Umlaufbahn zu gelangen, sagte Cricket. Im Vergleich dazu betragen die Kosten für einen suborbitalen Flug nur einen kleinen Teil der Gesamtkosten und er kann zudem die Belastung der Ausrüstung verringern.

„Diese Reisefahrzeuge ermöglichen uns kleinere Reisen in den Weltraum und zurück“, sagte Cricket. „Auf diese Weise schafft der Tourismus ein großartiges, kostengünstiges Labor für wissenschaftliche Forschung.“

Suborbitale Flüge könnten Experimente validieren, mit denen Forscher Phänomene eingehend untersuchen wollen, die aufgrund des Einflusses der Schwerkraft normalerweise im Dunkeln bleiben, wie etwa das Absetzen oder Erstarren fester Partikel in Flüssigkeiten, sagte Cricket. Er versuchte herauszufinden, wie sich Flüssigkeiten wie Treibstoff und Blut bei geringer Schwerkraft verhalten, und der suborbitale Flug bot die Gelegenheit, viele dieser Möglichkeiten zu erkunden.

Darüber hinaus könnte es für sie eine kostengünstigere Möglichkeit sein, Weltraumtechnologien zu erforschen und Experimente durchzuführen, bevor sie auf teurere Orbitalflüge oder Weltraummissionen geschickt werden. So ließen sich etwa Notfalloperationstechniken in der Schwerelosigkeit testen oder aussagekräftige Untersuchungen darüber durchführen, ob bei biologischen und chemischen Experimenten alle Flüssigkeiten nach dem Übergang vom Raketenstart in die Schwerelosigkeit an der richtigen Stelle verbleiben.

Die kurzen Phasen der Schwerelosigkeit seien der begrenzende Faktor, sagte Cricket, doch diese Flüge eröffneten den Forschern auch die Aussicht, mit ihren experimentellen Projekten durchzustarten. Dies eröffnet wirklich ein völlig neues Gebiet der wissenschaftlichen Forschung und kann nicht automatisiert werden.

Allerdings würden diese Flüge von den meisten Luft- und Raumfahrtwissenschaftlern nicht genutzt, sagte McCandless. Er arbeitet seit über 30 Jahren mit der NASA an Erkundungsraketen und war auch an instrumententragenden Raketen für suborbitale Flugexperimente beteiligt. Diese sind jedoch wesentlich teurer, Einwegmodelle und können bis zu 700 km über dem Meeresspiegel fliegen.

Solche Höhen sind für eine Reihe von Experimenten in der Weltraumphysik erforderlich, darunter auch für die Art der Ultraviolettastronomie, die er untersucht. Selbst in 100 Kilometern Höhe ist die Atmosphäre noch dicht genug, um elektromagnetische Signale zu stören. Daher müssen sie diese Höhe für einen kritischen Zeitraum beibehalten.

„Ich habe der Öffentlichkeit gesagt, sie solle wiederkommen und mit mir sprechen, wenn sie 300 Kilometer erreicht haben.“

Dennoch bewundert McCandless die Bemühungen der privaten Raumfahrtindustrie, die Methoden der Raumfahrt zu verbessern, und er sieht diese Unternehmen als große Ähnlichkeit mit den frühen Pionieren der Seeluftfahrt an.

„Manche Leute halten das für Verschwendung, aber ich sehe es als eine Weiterentwicklung“, sagte er. „Wenn Sie eine robustere Weltrauminfrastruktur haben möchten, sind dies die Schritte, die Sie unternehmen müssen.“

VON: Edd Gent

FY: ASTROLILI Sternengucker-Kastanie

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