„Langer Marsch 8 Yao 2“ hat erfolgreich 22 Satelliten mit einer Rakete gestartet! Wie gelingt es, so viele Satelliten für den Eintritt in die Umlaufbahn auszurichten?

Am 5. März brachte die Rakete Langer Marsch 2C erfolgreich sieben Satelliten ins All. Welche Schwierigkeiten gibt es beim Start mehrerer Satelliten mit einer Rakete? Wie werden so viele Satelliten in die Umlaufbahn gebracht?

Zusammengestellt von New Media Editor Duan Dawei

Am 5. März um 14:01 Uhr zündete und startete die von der China Academy of Launch Vehicle Technology der China Aerospace Science and Technology Corporation entwickelte Rakete Langer Marsch 2C vom Satellitenstartzentrum Xichang. Dabei wurden sechs Satelliten des Galaxy Space Batch 02 und ein Mikro-Nano-Satellit des Typs Xuanmingxingyuan erfolgreich in die vorgegebene Umlaufbahn gebracht. Die Startmission war ein voller Erfolg.

(Fotoquelle: Beijing Daily Client, Fotografiert von Xiao Guojun)

Erst kürzlich, am Morgen des 27. Februar, zündete die Trägerrakete Langer Marsch 8 Yao 2 und hob vom Weltraumbahnhof Wenchang ab. Sie brachte erfolgreich 22 Satelliten in die vorgegebene Umlaufbahn und stellte damit einen neuen Rekord für die Anzahl der Satellitenstarts meines Landes mit einer einzigen Rakete auf.

▲Startplatz der Trägerrakete Langer Marsch 8 Yao 2 (Quelle: China.com)

Dieser Start ist der Jungfernflug der Rakete „Langer Marsch 8“ in der antriebslosen Konfiguration und zugleich der erste Start der neuen Generation von Trägerraketen meines Landes in diesem Jahr. Es transportiert insgesamt 22 kommerzielle Satelliten, darunter Hainan-1 01 und 02 sowie den Dayun-Satelliten. Diese Satelliten werden hauptsächlich für die Erdbeobachtung, die Kommunikation im Internet der Dinge in niedrigen Umlaufbahnen und für weltraumwissenschaftliche Experimente eingesetzt.

mein Land begann schon sehr früh mit der Erforschung der Technologie „mehrere Satelliten mit einer Rakete“, und der erste Start „mehrerer Satelliten mit einer Rakete“ lässt sich auf den 20. September 1981 zurückverfolgen. Am selben Tag startete die Trägerrakete Storm-1 erfolgreich drei wissenschaftliche Versuchssatelliten: Practice-2, Practice-2A und Practice-2B. Seitdem ist mein Land das vierte Land der Welt, das die Technologie „mehrere Satelliten mit einer Rakete“ beherrscht. Welche Schwierigkeiten gibt es beim Start mehrerer Satelliten mit einer Rakete? Wie werden so viele Satelliten in die Umlaufbahn gebracht? Welche Vorteile bieten Mehrfachsatellitenstarts? Wer hält den Weltrekord für den Start mehrerer Satelliten mit einer Rakete?

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Welche Schwierigkeiten gibt es beim Start mehrerer Satelliten mit einer Rakete?

Derzeit beherrschen die großen Luftfahrtmächte, darunter die USA, Russland und China, die Technologie, mehrere Satelliten mit einer einzigen Rakete zu starten. Für einen erfolgreichen Start müssen jedoch noch viele Probleme gelöst werden.

Der Verlust der Schwerkraft stellt die größte Schwierigkeit beim Start dar. Theoretisch ist der Start einer Trägerrakete ins All mit der höchsten Geschwindigkeit am energieeffizientesten. Da die Erde jedoch ein Himmelskörper mit sehr starker Schwerkraft ist, führt die Schwerkraft zu einem enormen Energieverlust und einer großen Menge an Treibstoff, wenn die Rakete nicht schnell genug ist.

Andererseits hat die Erde eine dichte Atmosphäre und wenn die Rakete zu schnell ist, verbraucht auch der Luftwiderstand einen Teil der Energie. Gleichzeitig wird die Atmosphäre auch viele Störungen für die Rakete verursachen. Der im Raketentriebwerk verwendete flüssige Treibstoff erzeugt Vibrationen, wenn er in der Brennkammer verbrennt und aus der Düse ausgestoßen wird. Darüber hinaus erzeugt die Rakete auch Vibrationen, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit durch die Atmosphäre fliegt. Diese heftigen Vibrationen werden schließlich auf die Nutzlast, also den Satelliten, übertragen.

▲Die Rakete „Langer Marsch 8 Yao 2“ ist startbereit. (Fotoquelle: China Academy of Launch Vehicle Technology)

Die Technologie zum Start mehrerer Satelliten erfordert, dass der Adapter an der Spitze der Rakete größer ist, um mehr Satelliten aufnehmen zu können. Gleichzeitig muss es leichter sein, um Energie zu sparen, die gesamte Transportkapazität für die Nutzlast freizuhalten und den Nutzen der Trägerrakete effektiv zu maximieren. Daher sind beim Start mehrerer Satelliten pro Rakete im Vergleich zum Start eines Satelliten pro Rakete komplexere Vibrationsbedingungen gegeben. Die Wissenschaftler müssen daher komplexe und präzise mathematische Berechnungen durchführen, um sicherzustellen, dass die in den verschiedenen Teilen der Trägerrakete installierten Satelliten den Vibrationen standhalten können.

Neben mechanischen Problemen muss der Satellit während der Bodenentwicklungsphase auch eine Reihe von Tests durchlaufen, beispielsweise Thermalvakuumtests, um technische Sicherheitsrisiken auszuschließen.

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Wie werden Satelliten in die Umlaufbahn gebracht?

Die Satellitentrennung wird in zwei Kategorien unterteilt: das Senden von Satelliten in dieselbe Umlaufbahn und das Senden in unterschiedliche Umlaufbahnen.

▲Die Falcon-9-Rakete bringt 64 kleine Mikrosatelliten in eine niedrige Erdumlaufbahn (Fotoquelle: China News Service)

Die Genauigkeit des Einschwenkens in die Umlaufbahn und das Zeitintervall sind der Schlüssel zur Trennung mehrerer Satelliten in unterschiedliche Umlaufbahnen. Die Trägerrakete muss zunächst in der Lage sein, ihre Lage zu kontrollieren und ihre Flugbahn zu ändern. Nachdem die Trägerrakete die Zielumlaufbahn erreicht hat, kann sie die Nutzlast nicht sofort abwerfen, sondern muss sie nacheinander in zeitlichen Abständen abwerfen. Gleichzeitig ist es auch erforderlich, dass die letzte Stufe der Trägerrakete beim Erreichen der Umlaufbahn ihre Fluglage so anpasst, dass die Freigabe einer bestimmten Nutzlast in der vorgegebenen Richtung erfolgt.

Aufgrund der großen Nutzlast verlängert sich das Zeitintervall bis zum Abwurf entsprechend, um Satellitenkollisionen zu vermeiden. Daher muss die Trägerrakete über eine gewisse Stromversorgungskapazität verfügen. Die meisten Satelliten nutzen derzeit Solarmodule und verfügen über eine nachhaltige Stromversorgung. Allerdings werden in Trägerraketen üblicherweise Batterien verwendet, die keine kontinuierliche Stromversorgung gewährleisten können. Vor dem eigentlichen Betrieb müssen Wissenschaftler am Boden detaillierte numerische Berechnungen und mathematische Simulationen durchführen, um den Prozess der sequenziellen Nutzlastfreigabe nach dem Eintritt der Rakete in die Umlaufbahn zu simulieren und so sicherzustellen, dass der Satellit zuverlässig und sicher freigegeben wird.

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Welche Vorteile bietet der Start mehrerer Satelliten?

Yang Yuguang, Forscher an der Zweiten Akademie der Chinesischen Raumfahrtwissenschafts- und -industriegesellschaft und stellvertretender Vorsitzender des Raumtransportkomitees der Internationalen Astronautischen Föderation, sagte, dass die Technologie, mehrere Satelliten mit einer Rakete zu starten, weltweit relativ ausgereift sei und große Weltraummächte wie die USA, Russland und China diese Technologie relativ gut beherrschten.

Derzeit entwickelt sich die Mikrosatellitenindustrie rasant. Der Einsatz einer separaten kleinen Trägerrakete ist für den Start solcher Satelliten flexibler und kann den Startbedarf schneller decken, die Kosten sind jedoch relativ hoch.

Das eigene Steuerungssystem, das Antriebssystem, das Struktursystem und andere Teile der Trägerrakete haben ein relativ großes Gewicht. Je größer die Rakete, desto geringer ist der Anteil dieser Systeme, was bedeutet, dass die Stückkosten der Rakete pro Kilogramm Nutzlast geringer sind. Im Allgemeinen führt der Start mit einer größeren Rakete zu geringeren Startkosten.

Die schnelle Entwicklung kleiner Satelliten in Verbindung mit den geringeren Transportkosten großer Raketen hat den Start per Sammelbestellung zu einem Trend gemacht. Yang Yuguang ist davon überzeugt, dass die Trägerraketen meines Landes in Zukunft eine größere kommerzielle Reife erreichen werden. Neben einer zuverlässigeren Technologie werden gute kommerzielle Abläufe die Startkosten weiter senken und die Wettbewerbsfähigkeit der Mehrsatellitenstarttechnologie meines Landes verbessern.

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Wer hält den Weltrekord für „mehrere Satelliten mit einer Rakete gestartet“?

Am 24. Januar 2021 schloss die US-amerikanische Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX) die Startmission des Transporter 1 ab. Die Falcon-9-Rakete beförderte 143 Satelliten ins All und stellte damit einen neuen Rekord für die Anzahl der in einer einzigen Mission gestarteten Satelliten auf. Damit wurde der Rekord von „104 Satelliten mit einer Rakete gestartet“ gebrochen, der 2017 von einem indischen Unternehmen aufgestellt wurde.

▲Die Mission „143 Sterne in einem Start“ ist ein neuer Meilenstein für die wiederverwendbare Falcon 9-Rakete von SpaceX (Fotoquelle: Xinhuanet)

Der erfolgreiche Start von 143 Satelliten mit einer einzigen Rakete bedeutet, dass die „Raketen-Expresslieferung“ endlich Realität geworden ist. Derzeit hat die US Space Technology Exploration Company neue Durchbrüche im kommerziellen Betrieb von Raketen erzielt. Das Unternehmen schreibt für Satelliten eine Gebühr von 100 US-Dollar für die ersten 200 Kilogramm vor, für das darüber hinausgehende Kilogramm beträgt sie nur 5.000 US-Dollar. Dies zeigt, dass das Unternehmen im kommerziellen Betrieb von Raketen gereift ist. In Zukunft wird es jeder Einzelperson oder jedem Unternehmen möglich sein, bei Bedarf Gegenstände in den Weltraum zu schicken.

(Informationen zusammengestellt von: China National Radio, Xinhuanet, The Paper, China News Network, China Academy of Launch Vehicle Technology usw.)

Produziert von: Science Central Kitchen

Produziert von: Beijing Science and Technology News | Pekinger Wissenschafts- und Technologiemedien

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