Bahnvorhersage

Bahnvorhersage bezeichnet die beständige Schätzung der zukünftigen Bahn eines Himmelskörpers oder eines künstlichen Objekts im Erdorbit. Ziel ist es, Position, Geschwindigkeit und Bahneigenschaften zu einem gegebenen Zeitpunkt vorherzusagen, um Navigation, Missionsplanung und Kollisionsvermeidung zu unterstützen. Bahnvorhersagen beruhen auf beobachteten Zustandsgrößen und den Gesetzen der Mechanik und Gravitation.

Die Berechnung verwendet Bahnelemente oder andere Zustandsrepräsentationen und propagiert diese unter Berücksichtigung perturbativer Effekte. Typische Faktoren sind das Gravitationsfeld der Erde einschließlich ihrer Abplattung, atmosphärischer Widerstand in niedrigen Orbits, Strahlungsdruck sowie gravitative Einflüsse von Mond und Sonne. Für operative Zwecke kommen oft vereinfachte Propagatoren wie Modelle mit Two-Line Elements (TLEs) und entsprechende Auswertungsalgorithmen zum Einsatz, ergänzt durch numerische Integrationen mit umfassenderen Kräften.

Daten für Bahnvorhersagen stammen aus Messungen mit bodenseitigem Radar und optischen Beobachtungen, Funknavigation oder onboard-Sensoren. Je nach Anwendungsfall können Vorhersagen Stunden- bis tagesweise reichen, wobei regelmäßige Aktualisierung der Zustandsvektoren die Genauigkeit erhöht. Bahnvorhersagen sind essenziell für den Satellitenbetrieb, die Kollisionsvermeidung, die Start- und Missionsplanung sowie das Monitoring von Weltraumschrott.

Herausforderungen sind sich ändernde Atmosphärendichte, unvorhergesehene Manöver, Ungenauigkeiten in Gravitations- und Drag-Modellen sowie begrenzte Beobachtungsdaten. Fortschritte in Beobachtungstechnik, Datenassimilation und Propagationsmodellen verbessern die Zuverlässigkeit von Bahnvorhersagen kontinuierlich.