Orbitaldrehimpulse

Orbitaldrehimpuls ist die Drehimpulsänderung eines in einer Umlaufbahn befindlichen Körpers, die durch äußere Drehmomente hervorgerufen wird. Der Drehimpuls L eines Körpers mit Masse m und Ort r relativ zum Zentralkörper ist L = m (r × v). Der spezifische Drehimpuls h = r × v (unabhängig von der Masse) und im Zwei-Körper-Fall gilt h^2 = μ a (1 − e^2), mit μ dem Gravitationsparameter des Zentralkörpers, a der großen Halbachse und e der Exzentrizität. Wenn ein äußeres Drehmoment τ wirkt, ändert sich der Drehimpuls gemäß ΔL = ∫ τ dt. Das Drehmoment ergibt sich aus τ = r × F, wobei F die äußere Kraft ist. In einem rein zentralen Gravitationsfeld ohne äußere Kräfte ist τ gleich null und der Drehimpuls bleibt erhalten.

In der Praxis wird Orbitaldrehimpuls durch Raketentriebwerke oder Kollisionen erzeugt, die eine nicht-zentrische Kraft ausüben. Ein größtenteils tangential wirkendes Drehmoment ändert den Bahndrehimpuls und damit die Bahnparameter. Erhöht man den Drehimpuls, kann die Umlaufbahn durch Anpassung von a und e erweitert oder korrigiert werden; Veränderung der Inklination i erfordert Drehmomente senkrecht zur Bahnebene.

Anwendungen finden sich in der Missionsplanung: Manöver zur Höhenänderung, Rendezvous und Bahnneuausrichtungen nutzen das Konzept des orbitaldrehimpuls, gemessen als ΔL oder Δh, um Bahndaten gezielt zu steuern.