Satellitenumlaufbahnen

Satellitenumlaufbahnen sind die Bahnen, auf denen künstliche Satelliten die Erde oder einen anderen Himmelskörper umkreisen. Sie lassen sich im Prinzip durch das Zweikörperproblem und Keplersche Gesetze beschreiben, wobei reale Bahnen durch Störungen wie Erdgeform, Mond- und Sonnenanziehung, Lufta drag sowie gravi­tation anderer Körper abweichen.

Man unterscheidet Bahnen nach Höhe, Typ und Nutzungszweck. In der Nähe der Erde liegen LEOs (low Earth orbit) bis etwa 2000 Kilometer Höhe, oft für Erdbeobachtung oder Verbrauchersatelliten genutzt. MEOs (mittelere Umlaufbahnen) reichen bis rund 35.786 Kilometer, darunter befinden sich Navigationssatellitensysteme wie GPS. GEOs (geostationäre Umlaufbahnen) befinden sich bei 35.786 Kilometern und führen eine synchrone, rotierende Bahn aus, sodass der Satellit scheinbar still über einem festen Punkt am Äquator steht. Hoch elliptische Bahnen (HEO) sind durch große Exzentrizität gekennzeichnet, oft für Sonnenbeobachtung oder Kommunikationsaufgaben in polaren Zonen. Beliebte Spezialtypen sind polare oder sonnensynchrone Bahnen, die eine regelmäßige Ausrichtung von Sonnenlicht oder Tageszeiten ermöglichen, sowie retrograde Bahnen, deren Bahnrichtung gegen die Erdrotation verläuft.

Zentrale Bahnelemente sind die semimajorachse a, die Exzentrizität e, die Inklination i, der aufsteigende LN-Knoten Ω, der Argument des Perigäum ω und der mittlere Park M am Epochendatum. Die Bahndauer T folgt dem Keplerschen Gesetz und hängt stark von a ab.

Störungen wie Luftwiderstand in LEO, die Erdoblaten-Form, Mond- und Sonneneinwirkung sowie Gravitationsdruck durch Dutzende anderer Körper beeinflussen Bahnen und Lebensdauer. Bei der Planung von Satellitenkonstellationen wird daher Disposition, Abstiegsszenarien und friedliche Trennung von End-of-Life-Szenarien berücksichtigt.