Benutzer:Grabert/Steuertriebwerk
Ein Steuertriebwerk ist ein kleines Raketentriebwerk, das zur Lageregelung von Raketen, Raumschiffen, Raumsonden, Satelliten und sonstigen Raumflugkörpern verwendet wird. Normalerweise werden mehrere dieser Triebwerke eingesetzt. Dieses System wird oft Reaction Control System (RCS) genannt. Daneben gibt es im Space Shuttle ein weiteres System, das Orbital Maneuvering System (OMS), um die Umlaufbahn in Höhe und Geschwindigkeit zu beeinflussen.
Treibstoff / Stützmasse
Die einfachste Form eines Steuertriebwerks oder einer Steuerdüse ist ein Auslass für eine einfache Stützmasse, beispielsweise Stickstoff. Diese Technik nutzten vor allem ältere Raumsonden wie Pioneer oder Explorer.
Häufig wird auch eine Variante mit einem einzelnen Treibstoff als Einkomponententreibstoff bei Verwendung eines Katalysators eingesetzt. Als Treibstoff wird in der Regel Hydrazin eingesetzt. Die späteren Pioneer-Missionen 10 und 11 nutzen diese Technik, als aktuelles Beispiel ist das Röntgen-Teleskop Chandra zu nennen.
Die effektivste Variante ist der Einsatz eines Treibstoffs und eines Oxidators. Es kommen für Steuertriebwerke nur hypergole Treibstoff/Oxidator-Kombinationen in Betracht. Komplizierte und zeitaufwändige Zünd- und Abschaltabläufe oder gar Regenerationszeiten (vergl. J-2-Triebwerk der zweiten und dritten Stufe der Saturn-Rakete) sind nicht einsetzbar. Als Oxidator dient meist Distickstofftetroxid, als Treibstoff Hydrazin oder Aerozin 50, beide werden mit Helium auf Betriebsdruck gehalten.
Der Treibstoff- und Oxidatorvorrat ist bei Weltraummissionen eine begrenzende Größe, da er mit jedem Steuervorgang abnimmt. Man ist daher bemüht, zur Lageänderungen auch andere Verfahren zu nutzen, um den Vorrat möglichst sparsam zu verwenden. Kleinere Kurs- und Lageanderungen werden daher oft durch den Einsatz von Gyroskopen realisiert, die aber für deutliche und schnelle Änderungen nicht geeignet sind.
Weitere, relativ junge, Ansätz sind die Verwendung von Ionen- und Arcjet-Triebwerken, die sich aber auch nur für langsame Änderungen eignen, etwa den Ausgleich der Reibung und anderer bremsenden Effekte bei Satelliten. Der Amateurfunksatellit AMSAT-OSCAR 40 (auch bekannt als AO-40, P3D oder Phase 3D) ist mit einem Arcjet-Triebwerk ausgestattet. P3D war im Jahre 2000 der erste Satellit mit einem solchen Triebwerk. Der Satellit ist allerdings inzwischen nicht mehr in Betrieb.
Gruppierung der Triebwerke
wieder ins Unreine: Hierzu sind die Triebwerke in den meisten Fällen in Gruppen angeordnet, dies ist sehr schön am Servicemodul des Apollo-Raumschiffs zu sehen. Die Gruppierung und Verteilung auf mehrere getrennte Treibstoff- und Oxidator-Kreise ermöglicht eine bedingte Lagekontrolle auch bei Ausfall eines Tanksystems oder einzelner Triebwerke.
Reaction Control System (RCS)
(siehe auch Hauptartikel Reaction Control System)
Die Hauptaufgabe des RCS ist das kontrollierte Bewegen des Flugkörpers um die drei Achsen (Nick-, Roll- und Gierachse). Um eine Bewegung zu starten werden die zugehörigen Triebwerke kurz, oft auch mehrfach, gezündet. Die Bewegung bleibt solange erhalten, bis die entgegengesetzen Triebwerke einen gleich großen Impuls verursachen. Dies wurde beispielsweise im Apollo-Programm bei den Flügen zum Mond genutzt, wo die zusammengekoppelten Raumschiffe entlang ihrer Längsachse (Rollachse) in eine langsame Drehbewegung versetzt wurden, um damit einen passiven Temperaturausgleich zwischen der vom Sonnenlicht angestrahlten Seite und der der Sonne abgewandten Seite zu erreichen.
Link Lagekontrolle temp.
Orbital Maneuvering System (OMS)
(siehe auch Hauptartikel Orbital Maneuvering System)
Im Gegensatz zum RCS, führen die OMS-Triebwerke keine Richtungsänderung aus. Sie dienen der Beschleunigung und dem Bremsen und wirken so auf die Geschwindigkeit und Bahnhöhe im Orbit. Wichtigste Aufgabe ist das Abbremsen des Space Shuttles, damit wird der Wiedereintritt in die Erdatmosphäre eingeleitet. Diese Aufgabe hatten beim Mercury- und Gemini-Programm Feststoffraketen (meist Bremsraketen oder engl. Retro rocket genannt), die am hinteren Ende des Raumschiffs angebracht waren. Beim Apollo-Programm wurde die Aufgabe vom Haupttriebwerk des Versorgungsmoduls übernommen, wenn aus einer Erdumlaufbahn (Apollo 7, 9, alle Skylab-Missionen und ASTP).
Die Haupttriebwerke am Space Shuttle werden mit flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff aus dem externen Tank betrieben. Dieser Tank wird aber schon beim Flug in den Orbit abgeworfen, die Triebwerke stehen also für weitere Nutzung nicht mehr zur Verfügung. Diese Aufgabe übernehmen jetzt die Triebwerke des OMS, die sich rechts und links neben dem oberen Haupttriebwerk befinden. Sie werden, wie die Triebwerke des RCS, mit Treibstoff und Oxidator versorgt.
Orbit Attitude and Maneuvering System (OAMS)
ins Unreine: Neben dem RCS waren bei den Gemini-Raumschiffen 16 Steuertriebwerke als OAMS zusammengefasst ...
