Raumflugbahnplanung

Raumflugbahnplanung bezeichnet den Prozess der Bestimmung von Trajektorien für Raumfahrzeuge, mit dem Ziel, von einem Startzustand zu einem Zielzustand zu gelangen. Sie berücksichtigt Bahndetails, Antriebscharakteristika, Missionszeitfenster, Navigationsgenauigkeit und Sicherheitsanforderungen.

Zentrale Eingaben sind der aktuelle Orbitalzustand, Missionsziele (z. B. Rendezvous, Andocken, Transits), Trägersysteme und Nutzlast, verfügbare Triebwerke und Treibstoff sowie räumliche und zeitliche Randbedingungen wie Gravitationsfelder und Sonneneinfluss.

Methodisch unterscheidet man analytische und numerische Ansätze. Analytisch nutzt man Patch-Conics-Ansatz und das Lambert-Problem, um aus zwei Punkten und Zeiten eine Bahn zu bestimmen; Hohmann- oder bi-elliptische Transferbahnen dienen als einfache Referenzen für nahe Umlaufbahnen.

Numerische Optimierung behandelt komplexere Szenarien. Direkte und indirekte Verfahren setzen das Trajektorien-Design in diskrete oder kontinuierliche Parameter, minimieren Δv, Zeit oder Risiko und berücksichtigen Mehrzielsetzungen, Störungen (J2, third-body), Triebwerksgrenzen und Abfolge von Manövern.

Anwendungen umfassen Satellitenstart und Deployment, Bahnrendezvous und Andocken, Interplanetare Trajektorien sowie Wiedereintritts- oder Landeoperationen. Die Planungen erfolgen iterativ, mit Validierung gegen Simulationen und Navigationsdaten.

Werkzeuge unterstützen die Raumflugbahnplanung, darunter Planungs- und Simulationssoftware, Orbit- und Missionsdatenbanken sowie Modelle für Störungen und Navigationskorrekturen. Die Ergebnisse umfassen nominale Trajektorien, Manöverpläne, Navigationsstrategien und Risikobewertungen.