DE102012110450A1

DE102012110450A1 - Objekt für eine Mission in den Weltraum

Info

Publication number: DE102012110450A1
Application number: DE201210110450
Authority: DE
Inventors: Waldemar Bauer; Etienne Dumont
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: FR2998270B1; DE102012110450B4; FR2998270A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Objekt (26), welches für eine Mission in den Weltraum oder eine erdnahe Umlaufbahn bestimmt ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Objekt (26) um ein Raumfahrtobjekt wie eine Oberstufe (5). Erfindungsgemäß ist das Objekt (26) mit mindestens einer Treibladung (41) ausgestattet, welche im Bereich einer Sollbruchstelle (42) angeordnet ist. Ist die Mission des Objekts (26) erfüllt, kann mit Zündung der Treibladung (41) eine Auftrennung des Objekts (26) im Bereich der Sollbruchstelle (42) in mehrere Teilobjekte erfolgen. Die Größe der Teilobjekte kann hierbei durch die Wahl der Treibladungen (41) und der Sollbruchstellen (42) derart vorgegeben werden, dass die Teilobjekte mit Wiedereintritt in die Atmosphäre verglühen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Objekt, insbesondere ein Raumfahrtobjekt, für eine Mission in den Weltraum oder eine erdnahe Umlaufbahn. Beispielsweise handelt es sich bei dem Objekt um einen Satelliten, welcher sich für eine begrenzte Zeit auf einer erdnahen Umlaufbahn bewegen kann. Als weiteres, nicht beschränkendes Beispiel sei ein Objekt in Form einer Oberstufe genannt, welche beispielsweise dem Aussetzen eines Satelliten oder einer Sonde dienen kann.
STAND DER TECHNIK
Vom Beginn der Raumfahrtaktivitäten im Jahr 1957 bis heute ist die Zahl der in erdgebundene Orbits überführten Objekte ständig gestiegen. Auch nach Ablauf der begrenzten Nutzungsdauer der Objekte verbleiben diese als Ganzes oder als Objekttrümmer in den erdgebundenen Orbits. Der zu erwartende, auch zukünftige weitere Anstieg der Raumfahrtaktivitäten wird zu einem weiteren Anstieg der Zahl und Dichte der Objekte Objekttrümmer in erdgebundenen Orbits führen. Bei neuen Missionen von Objekten in oder durch diese Orbits kann es zu Kollisionen mit den Objekttrümmern kommen, welche katastrophale Folgen wie den Abbruch der Mission des neuen Objekts haben können und u. U. einen so genannten Kaskadeneffekt auslösen können. Als katastrophal wird im allgemeinen einen Kollision mit einem neuen Objekt verstanden, bei welcher das neue Objekt vollständig zertrümmert wird. Dies ist i. d. R. bei 40J/g (40 Joule kinetischer Energie des Objekttrümmers pro Gramm Masse des neuen Objekts) der Fall. Mit Eintritt des Kaskadeneffekts, welcher auch als "Kessler Syndrom" bekannt ist, ist eine Weltraumnutzung nicht mehr möglich. Um den Kaskadeneffekt zu vermeiden, werden z. B. eine Reduktion von missionsbedingten Objekten, eine Vermeidung von On-Orbit-Explosionen und eine Kollisionsvermeidung von Objekten angestrebt. Die langfristig effektivste Vermeidung erfolgt dadurch, dass möglichst viel Masse aus den Orbits entfernt wird. Hierzu kann es erforderlich sein, ausgediente Objekte oder nicht mehr funktionsfähige Objekte aus den erdgebundenen Orbits zu entfernen. Diese Entfernung kann auch durch eine Rückführung der Objekte oder Objekttrümmer zur Erde erfolgen. Im Fall eines Wiedereintritts in die Erdatmosphäre werden Objekte und Objekttrümmer von bodengestützten Radarsystemen überwacht. Hierbei hängt es von dem Material und der Form sowie Größe der Objekte oder Objekttrümmer ab, ob diese bis zur Erdoberfläche gelangen oder zuvor verglühen. Oberstufen verbleiben nach dem Aussetzen eines Satelliten oder einer Sonde im Orbit in der Regel in der Umlaufbahn, wo diese heute ca. 12 % der Gesamtzahl der verfolgbaren Objekte bilden. So genannten GEO-Objekte werden nach dem Erreichen der Nutzungsdauer auch auf einen so genannten Friedhofsorbit befördert. So genannte LEO-Objekte (bevorzugt in Höhen < 1300 km) können hingegen kontrolliert zum Absturz gebracht werden. Der Absturz wird hierbei dadurch realisiert, dass das Perigäum der Abstiegsbahn auf eine Höhe von ca. 80 km eingestellt wird. Möglich ist auch, dass das Perigäum auf einen negativen Wert, zumindest aber auf ±80 km, eingestellt wird. Je niedriger das Perigäum eingestellt wird, desto genauer kann eine Einschlagstelle auf der Erdoberfläche bestimmt werden, wofür aber andererseits ein größerer Treibstoffeinsatz erforderlich ist. Große Objekte wie insbesondere Oberstufen, die mehrere Tonnen wiegen können, sollen nach dem Missionsende aus dem Orbit entfernt werden, um das Risiko des Kaskadeneffekts zu minimieren. Hierbei muss der Wiedereintritt in die Erdatmosphäre kontrolliert erfolgen, so dass der Absturz auf dünnbesiedelte Erdoberflächen, insbesondere auf die Meeresoberfläche, erfolgt, um das Risiko für eine Kollision des Objekts oder von Objekttrümmern mit Menschen oder Sachwerten auf der Erdoberfläche zu reduzieren. Weitere Probleme schafft die Notwendigkeit, eine Kollision der Objekttrümmer mit Flugzeugen zu vermeiden. Die erforderliche Technologie für die Herbeiführung eines kontrollierten Wiedereintritts in die Erdatmosphäre und den Absturz auf die Erdoberfläche in einem engen Zielgebiet ist aufwendig und teuer. Hierbei hängen die erforderlichen Maßnahmen und die Kosten ab von der gewünschten Genauigkeit für die Steuerung der Absturzbahn. Hierbei sind Streuungen der herabstürzenden Teile in Flugrichtung von ±2000 km und quer hierzu von ±80 km üblich.
US 4,649,824 offenbart einen Treibladungskörper mit linearer Längserstreckung, welcher über ein Tragsystem an einer Oberfläche eines zu durchtrennenden Objekts gehalten ist. Bei dem Objekt handelt es sich um schalenförmige Wandungen von Raumfahrzeugen aus Aluminium oder Verbundmaterialien oder um Druckbehälter. Für die Raumfahrzeuge erfolgt die Durchtrennung des Objekts mit dem Treibladungskörper für die Abtrennung einzelner Stufen und die Freigabe der Nutzlast mit Erreichen eines Zielorbits. Die Durchtrennung kann hierbei herbeigeführt werden durch eine kombinierte Detonations-Schockwelle sowie einen hohen Gasdruck, welcher durch die Explosion herbeigeführt wird. US 4,649,824 beschäftigt sich mit der geeigneten Ausgestaltung des Treibladungskörpers und einer Halteeinrichtung zum Halten des Treibladungskörpers an dem Objekt, um die gewünschte Durchtrennungswirkung zu gewährleisten.
Auch US 6,609,464 B1 betrifft die Ausgestaltung eines Treibladungskörpers sowie eine Haltevorrichtung desselben an einem zu durchtrennenden Objekts, wobei hier eine Beseitigung einer Cockpit-Abdeckung vor Betätigung eines Schleudersitzes eines Luftfahrzeugs erfolgen soll. Vorgeschlagen wird hier der alternative Einsatz von zwei unterschiedlichen Typen von Treibladungskörpern, nämlich einerseits des Typs "Mild Detonating Charge (MDC)" oder des Typs "Linear Shaped Charge (LSC)".
Patent US 7,073,448 B2 betrifft das Durchtrennen von Rohren oder Gehäusen von Erdöl-Bohreinrichtungen durch Treibladungskörper.
Zum weiteren technischen Hintergrund der Erfindung wird verwiesen auf die Veröffentlichung

Investigations of Future Expendable Launcher Options, M. Sippel, E. Dumont, I. Dietlein, 62nd International Astronautical Congress, Cape Town, SA, IAC-11-D2.4.8

http://www.b14643.de/Spacerockets_1/West_Europe/Ariane-5/Description/Frame.htm
und
http://www.aviationweek.com/media/images/fullsize/Space/NASA/SLS_stage_ULA.jpg.

AUFGABE DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objekt vorzuschlagen, welches für eine Mission in den Weltraum oder eine erdnahe Umlaufbahn geeignet ist, wobei gleichzeitig eine Beseitigung des Objekts nach Beendigung der Mission ermöglicht, vereinfacht oder verbessert werden soll.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Während gemäß dem Stand der Technik allenfalls bekannt ist, das Objekt als Ganzes zur Erde zurückzuführen, was mit den eingangs genannten Problemen verbunden ist, oder aber eine Explosion eines Objekts herbeizuführen, mittels welcher beispielsweise eine Sprengung einer Rakete im Falle eines Fehlstarts erfolgt, schlägt die Erfindung vor, nach der Beendigung der Mission zur Beseitigung des Objekts das Objekt in definierter und vorbestimmter Weise zu zerteilen. Hierzu weist das Objekt mindestens eine Treibladung auf. Bei Zündung mindestens einer Treibladung ist das Objekt in mehrere Teilobjekte aufteilbar. Im Gegensatz zu einer mehr oder weniger unkontrollierten Explosion, für welche das Objekt in Trümmer nicht vorhersehbarer Größe aufgeteilt wird, besitzen die erfindungsgemäß herbeigeführten mehreren Teilobjekte, welche durch die Zündung der mindestens einen Treibladung erzeugt werden, vorbestimmte Abmessungen. Grob vereinfacht kann somit das erfindungsgemäße Konzept mit einer zielgerichteten Art "Demontage" im Weltraum oder der erdnahen Umlaufbahn verglichen werden, wobei die Demontage durch die Zündung der Treibladung herbeigeführt wird.
Die Aufteilung des Objekts in die Teilobjekte kann entlang beliebig geformter und/oder orientierter Trennungsebenen erfolgen. Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Gestaltung des Objekts, beispielsweise von Sollbruchstellen, Wandstärken u. ä. sowie die Anordnung der mindestens einen Treibladung konstruktiv derart gewählt und vorgegeben, dass die Teilobjekte in Quer-Teilungsebenen und/oder Längs-Teilungsebenen aufgeteilt werden. Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann durch Zündung einer mindestens einer Treibladung zwischen zwei Quer-Teilungsebenen ein Teilobjekt abgeteilt werden, welches beispielsweise tonnenartig, zylindrisch oder hohlzylindrisch ausgebildet ist (insbesondere ein Teil eines Tanks). Ist die Abmessung dieses Teilobjekts noch größer als gewünscht, kann eine zusätzliche gleichzeitige oder nachträgliche Aufteilung in Längs-Teilungsebenen erfolgen. Diese können beispielsweise um den Umfang des zylindrischen Teilobjekts gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sein, so dass sich nach Zündung der zusätzlichen, für die Längs-Teilungsebenen verantwortlichen Treibladungen mehrere kleinere Teilobjekte in der Form von Zylindersegmenten gleicher oder unterschiedlicher Umfangswinkel ergeben.
Im Rahmen der Erfindung kann die Zündung der Treibladung auf beliebige Weise initiiert werden. Möglich ist, dass eine Selbstzündung erfolgt, beispielsweise mit einer Temperaturerhöhung des Objekts mit Beginn des Wiedereintritts in die Atmosphäre. Ebenfalls möglich ist eine Automatisierung der Zündung in Abhängigkeit von einer sonneneinstrahlungsbedingten Temperatur. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Objekt eine insbesondere elektronische Steuereinrichtung, beispielsweise in Form einer CPU, welche die Zündung der Treibladung über eine Zündeinrichtung initiiert. Beispielsweise kann es sich um eine Steuereinrichtung handeln, welche multifunktional ausgebildet ist, in dem diese während der Mission andere Steuerungs- oder Regelungsfunktion übernimmt. Im Rahmen der Erfindung ist aber auch durchaus möglich, dass eine separate Steuereinrichtung vorhanden ist, um die Zündung der Treibladung zu initiieren. Die Zündung der Treibladung kann auch in Abhängigkeit von beliebigen Betriebs- und/oder Umgebungsparametern des Objekt initiiert werden, welche von der Steuereinrichtung ausgewertet werden. Um lediglich einige nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann das Initiieren der Zündung der Treibladung durch die Steuereinrichtung abhängig von einer Zeitspanne, insbesondere nach Beginn oder Ende der Mission, einer Zeitspanne nach dem Aussetzen eines Satelliten oder einer Sonde, mit Erreichen einer vorbestimmten Bahn oder Flughöhe, einem automatisierten Erkennen einer bevorstehenden Kollision, dem Erreichen eines vorbestimmten Punkts oder Bereichs auf einer Bahn um die Erde u. ä. erfolgen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet, welche geeignet ausgebildet ist, um vor der Zündung der Treibladung mindestens eine Vorbereitungs- oder Passivierungsmaßnahme durchzuführen. Hierunter sind insbesondere Maßnahmen zu verstehen, welche die Aktivierung und Vorbereitung der Zündung der Treibladung, die Aufteilung in die mehreren Teilobjekte, die Herbeiführung einer gewünschten Bahn, Bahnposition oder Bahngeschwindigkeit u. ä. betreffen.
Für eine Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet, welche geeignet ausgebildet ist, um als Passivierungsmaßnahme eine Entladung einer Batterie durchzuführen. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nach Beendigung der Mission ein Restladezustand einer Batterie unter Umständen zu Problemen führen kann, was beispielsweise auch der Fall ist, wenn ein mit der Batterie ausgestattetes Teilobjekt wieder in die Atmosphäre eintreten soll. Erfindungsgemäß wird somit ein störender Einfluss des Restladezustands der Batterie durch Entladung der Batterie vermieden. Diese Entladung kann über den Betrieb ohnehin in dem Objekt vorhandener Verbraucher erfolgen. Lediglich beispielhaft wird hier der Betrieb einer Heizeinrichtung genannt. Im einfachsten Fall erfolgt die Entladung der Batterie über die Beaufschlagung eines Lastwiderstands. U. U. erfolgt die Entladung bis auf ein vorgegebenes Rest-Ladeniveau der Batterie. Die Höhe des Rest-Ladeniveaus kann hierbei so bestimmt sein, dass das Rest-Ladeniveau für die Aufteilung des Objekt und den Wiedereintritt der Teilobjekte nicht störend ist. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Restladeniveau so bemessen, dass dieses genutzt werden kann, um die Zündung der mindestens einen Treibladung herbeizuführen.
In alternativer oder kumulativer Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet, welche geeignet ausgebildet ist, um als Passivierungsmaßnahme eine Entleerung eines Tanks herbeizuführen. Auch dieser Ausgestaltung liegt zugrunde, dass eine Restbefüllung des Tanks bei der Zündung der Treibladung, der Aufteilung der Objekte und für die weitere Bahn der Teilobjekte und unter Umständen auch den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre nachteilig sein kann. Beispielsweise kann es zu einer unerwünschten Explosion des Tanks mit dem Resttreibstoff kommen. Durch Entleerung des Tanks können diese Nachteile vermieden werden. Für die Entleerung des Tanks gibt es vielfältige Möglichkeiten. Möglich ist beispielsweise, dass der in dem Tank angeordnete Treibstoff oder ein in dem Tank bevorratetes Fluid bestimmungsgemäß verwendet wird. Für einen Treibstoff bedeutet dies, dass ohne tatsächliche Notwendigkeit ein Antriebsaggregat mit dem Treibstoff betrieben wird. Hierbei können beispielsweise mit dem Treibstoff gleichzeitig mit zwei Antriebsaggregaten oder nacheinander mit einem Antriebsaggregat Schubkräfte in entgegengesetzte Richtungen erzeugt werden, bis der Tank entleert ist. Auch möglich ist, dass als Passivierungsmaßnahme die Entleerung des Tanks über ein Drainageventil in den Weltraum erfolgt, wozu die Steuereinrichtung ein Drainageventil (und u. U. auch eine Fördereinrichtung für den Treibstoff) geeignet ansteuern kann.
In weiterer alternativer oder kumulativer Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet, welche geeignet ausgebildet ist, um als Vorbereitungsmaßnahme vor der Zündung der Treibladung die Bahn des Objekts derart zu beeinflussen, dass nach der Aufteilung des Objekts in die mehreren Teilobjekte gewährleistet ist, dass die Teilobjekte sich der Erde annähern und/oder wieder in die Erdatmosphäre eintreten. Hierzu kann beispielsweise die Bahn derart beeinflusst werden, dass das Objekt auf eine notwendige Abstiegsbahn mit einer Perigäumshöhe von 80 km oder weniger gebracht wird. Auf diese Weise kann zuverlässig gewährleistet werden, dass nach der Zündung der Treibladung sämtliche Teilobjekte in die Atmosphäre oder zur Erde zurückkehren.
Für die Wahl der vorbestimmten Abmessungen der mittels der Zündung der Treibladungen herbeigeführten Teilobjekte gibt es vielfältige Möglichkeiten. Für eine Ausgestaltung der Erfindung werden die Materialien und vorbestimmten Abmessungen der sich ergebenden Teilobjekte derart gewählt, dass die Teilobjekte mit einem Wiedereintritt in die Atmosphäre zumindest teilweise, vorzugsweise aber vollständig verglühen. Für eine Ausgestaltung der Erfindung wird die größte Abmessung der Teilobjekte hierbei < als 1 m gewählt. Mit dem vollständigen Verglühen der Teilobjekte in der Atmosphäre kann gleichermaßen die Beseitigung des Objekts aus der erdnahen Umlaufbahn gewährleistet sowie das Auftreffen der Teilobjekte auf der Erdoberfläche vermieden werden.
Die Zahl der Treibladungen und/oder die Zahl der entstehenden Teilobjekte ist im Rahmen der Erfindung beliebig. Durchaus möglich ist auch, dass die Treibladungen zeitversetzt gezündet werden, wobei sich dann im Laufe der Zeit die Zahl der Teilobjekte erhöht und sich die Abmessungen der Teilobjekte verändern. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Treibladungen in dem Objekt vorgesehen. Diese mehreren Treibladungen sind jeweils an einer Trennstelle zwischen benachbarten Teilobjekten angeordnet. Die Treibladungen sind in diesem Fall gleichzeitig über eine einzige Zündeinrichtung oder mehrere Zündeinrichtungen aktivierbar, was beispielsweise durch eine geeignete Steuerlogik der Steuereinrichtung gewährleistet werden kann.
Möglich ist, dass die Trennung des Objekts in die mehreren Teilobjekte allein durch die Wirkung der Treibladungen herbeigeführt wird. Dies hat zur Folge, dass die Treibladungen so dimensioniert werden müssen, dass die späteren Teilobjekte verbindende Wandungen oder Tragelemente durch die Treibladung zumindest soweit geschwächt werden, dass die Teilobjekte "auseinanderbrechen". In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Wandung oder ein Tragelement, welche(s) zwei spätere Teilobjekte vor der Zündung der Treibladung verbindet, mit einer Sollbruchstelle ausgestattet ist. Dies hat einerseits den Vorteil, dass über die Sollbruchstelle der Trennungsverlauf zwischen den Teilobjekten besonders exakt vorgegeben werden kann. Andererseits reduziert die Sollbruchstelle die benötigte Wirkung der Treibladung, um eine Trennung der Teilobjekte herbeiführen zu können.
Für die Ausbildung der Sollbruchstelle gibt es vielfältige, dem Fachmann an sich bekannte Möglichkeiten. Um lediglich einige nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann die Sollbruchstelle mit einer Materialschwächung, einer Nut, mehreren über den Umfang verteilten Ausnehmungen oder Vertiefungen, mit einem schwächeren oder auf die Treibladung reagierenden Material im Bereich der Sollbruchstelle, mit Perforationen u. ä. gebildet sein.
Für die Art der Ausbildung der Treibladung und deren Verbindung mit einem Grundkörper des Objekts, der Wandung oder dem Tragelement gibt es vielfältige Möglichkeiten. Durchaus möglich ist, dass die Treibladung als Pulver oder Fluid in einen Aufnahmeraum des Objekts eingebracht wird, wo dieses Material dann verfestigt werden kann. Eine vereinfachte Bevorratung, Bereitstellung, Montage und Verbindung der Treibladung mit dem Grundkörper, einer Wandung oder einem Tragelement des Objekts kann gegeben sein, wenn die Treibladung als starrer oder flexibler Treibladungskörper ausgebildet ist. Auf diese Weise kann der Treibladungskörper während der Montage separat dem Grundkörper, der Wandung oder dem Tragelement zugeführt werden und an diesem befestigt werden.
Für die Befestigung des Treibladungskörpers gibt es vielfältige Möglichkeiten. Beispielsweise kann der Treibladungskörper über entsprechende Aufnahmen oder Versteifungen oder Schellen an einem Grundkörper, einer Wandung oder einem Tragelement befestigt sein, was auch durch Nieten, Verschrauben u. ä. erfolgen kann. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist der Treibladungskörper stoffschlüssig an einer Wandung oder an einem Tragelement des Objekts befestigt. Eine derartige stoffschlüssige Befestigung ist auf einfache Weise möglich, wobei eine flächige Verbindung gegeben ist, die auch eine gute Übertragung der Treibladungswirkung mit der Zündung auf die Wandung oder das Tragelement gewährleistet. Andererseits kann eine stoffschlüssige Verbindung unter Umständen eine besonders leichte Befestigungsmöglichkeit darstellen, was vorteilhaft für die Gesamtmasse des Objekts ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Treibladungskörper in einer Vertiefung einer Wandung oder eines Tragelements des Objekts angeordnet. Um lediglich ein Beispiel zu nennen, kann die Vertiefung als eine umlaufende Nut ausgebildet sein, in welche der Treibladungskörper eingelegt ist. Möglich ist hierbei, dass die Vertiefung gleichzeitig auch eine Materialschwächung zwecks Bildung einer Sollbruchstelle bildet. Möglich ist auch, dass durch Anordnung des Treibladungskörpers in der Vertiefung der Wandung oder des Tragelements eine bündige Außenfläche der Wandung oder des Tragelements herbeigeführt wird, was für die Flugeigenschaften des Objekts insbesondere während des Aufstiegs desselben vorteilhaft ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet, welche geeignet ausgebildet ist, um das Aussetzen einer Nutzlast in einem Zielorbit, die Rückführung des Objekts in eine Höhe, in welcher ein Wiedereintritt in die Erdatmosphäre ohne weitere Antriebsfunktionen des Objekts gewährleistet ist, und dann die Zündung mindestens einer Treibladung zur Erzeugung der Teilobjekte herbeizuführen. Die Erfindung umfasst hierbei sowohl die Herbeiführung dieser Maßnahmen mit einer singulären Steuereinrichtung als auch mit mehreren singulären Steuereinrichtungen zu den genannten Zwecken, die hierzu auch miteinander vernetzt sein können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt eine Rakete mit hierin angeordnetem erfindungsgemäßem Objekt in einem stark schematisierten Längsschnitt.
2 zeigt stark schematisiert in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Objekt, hier einer Oberstufe.
3 zeigt ein Detail III des Objekts gemäß 2.
4 zeigt ein Detail IV des Objekts gemäß 2.
5 zeigt ein Detail V des Objekts gemäß 2.
6 zeigt ein Detail VI des Objekts gemäß 2.
7 zeigt ein Detail VII des Objekts gemäß 2.
8 zeigt ein Detail VIII des Objekts gemäß 2.
9 zeigt ein Detail IX des Objekts gemäß 2.
10 zeigt ein erfindungsgemäßes Objekt, welches mittels Zündung von Treibladungen in Teilobjekte geteilt ist, in schematisierter Darstellung.
11 zeigt einen als Treibladung in einem erfindungsgemäßen Objekt einsetzbaren Treibladungskörper in einer Form.
12 zeigt schematisch unterschiedliche Verfahrensschritte bei einer Verwendung eines erfindungsgemäßen Objektes.
FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt exemplarisch und stark schematisiert eine Rakete 1, welche mit Boostern 2, 3, einer Hauptstufe 4, einer Oberstufe 5 und einer Nutzlastverkleidung 6 gebildet ist. Hierbei verfügt die Hauptstufe 4 über Tanks 7, 8, über welche ein Triebwerk 9 der Hauptstufe 4 mit einem fluidischen Treibmittel versorgt wird. Entsprechend verfügt die Oberstufe 5 über Tanks 10, 11, über welche ein Triebwerk 12 der Oberstufe 5 mit einem Treibmittel versorgt wird. Die Oberstufe 5 und die Nutzlastverkleidung 6 begrenzen einen Aufnahmeraum 13 für eine Nutzlast, insbesondere einen Satelliten oder eine Sonde (in den Fig. nicht dargestellt), welche mit der Rakete 1 in einen Orbit gebracht werden soll. Dies erfolgt in an sich bekannter Weise, indem zunächst die Antriebsleistung der Booster 2, 3 genutzt wird, nach Beseitigung der Booster 2, 3 die Antriebsleistung der Hauptstufe 4 genutzt wird und schließlich, nach Abtrennung der Hauptstufe 4, die Antriebsleistung der Oberstufe 5 genutzt wird, bis sich diese auf der Bahn befindet, in welcher die Nutzlast von der Oberstufe 5 abgetrennt und damit ausgesetzt wird. Die Nutzlastverkleidung 6 ist bereits zuvor während des Aufstiegs abgetrennt worden, wobei diese vorzugsweise auf die Erde zurückfällt:
2 zeigt in größerem Detail schematisch und in einem Längsschnitt die Oberstufe 5. Die Oberstufe 5 ist gebildet mit einem Grundkörper 14 mit einer um eine Längsachse 15 umlaufenden geschlossenen Seitenwandung 16, welche hohlzylinderförmig oder mit beliebiger anderweitiger Kontur ausgebildet sein kann. An der Seitenwandung 16 stützt sich in einem oberen Endbereich eine Adapterplatte 17 ab, welche dazu dient, während der Mission die Nutzlast an der Oberstufe 5 zu halten. Unter Umständen erfolgt über die Adapterplatte 17 auch die Versorgung der Nutzlast beispielsweise mit Energie oder Betriebsfluiden, Steuersignalen u. ä. Die Adapterplatte 17 ist in den außenliegenden Randbereichen an der Seitenwandung 16 befestigt. Der Tank 10 ist unterhalb der Adapterplatte 17 angeordnet. Der Tank 10 ist unter Abdichtung radial außenliegend begrenzt durch die Seitenwandung 16 sowie im oberen Endbereich durch eine domartige Tankwandung 18 sowie im unteren Endbereich durch eine domartige Tankwandung 19.
Unterhalb des Tanks 10 ist der Tank 11 angeordnet, welcher radial außenliegend begrenzt ist durch die Seitenwandung 16 sowie im oberen Endbereich durch die domartige Tankwandung 19 sowie im unteren Endbereich durch die domartige Tankwandung 20. Das Triebwerk 12 ist über eine Wandung oder Tragelemente 21 an der Seitenwandung 16, hier mittelbar über die Befestigung an der Tankwandung 20, befestigt und gehalten. Die Seitenwandung 16 erstreckt sich nach oben mit einem Ringbund 22 über die Adapterplatte 17 hinaus. Entsprechend erstreckt sich die Seitenwandung 16 mit einem Ringbund 23 über den Tank 11 und die Tankwandung 20 hinaus. In einem nach unten offenen Ringraum 24, welcher radial außenliegend begrenzt ist durch den Ringbund 23 und radial innenliegend begrenzt ist durch die Tankwandung 20 und die Wandung oder Tragelemente 21, sind über den Umfang verteilt weitere kugelförmige Tanks 25, hier zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete Tanks 25a, 25b, angeordnet. Die Tanks 25a, 25b können beispielsweise mit Helium gefüllt sein und dazu dienen, ein erforderliches Druckniveau auch mit zunehmender Entleerung eines oder beider Tanks 10, 11 zu gewährleisten. In der schematischen Darstellung gemäß 2 sind weitere erforderliche Bauelemente, wie beispielsweise Leitungen für Fluide, Steuerungseinrichtungen und Ventile für den Betrieb des Triebwerks 12, nicht dargestellt. Ebenfalls nicht näher spezifiziert sind die Schnittstellen 59, 60, über welche die Oberstufe 5 lösbar mit der Hauptstufe 4 sowie der Nutzlastverkleidung 6 verbunden werden kann mit automatischer Trennung während der Mission.
Wie in den Details III bis IX in den 3 bis 9 zu erkennen ist, sind die Bestandteile der Oberstufe 5, insbesondere die Adapterplatte 17, die Seitenwandung 16, die Tankwandungen 18, 19, 20, die Tragelemente 21 und die Tanks 25a, 25b mit Sollbruchstellen und Treibladungen ausgestattet, um das mit der Oberstufe 5 gebildete Objekt 26 in Teilobjekte 27 bis 36 (vgl. 10) aufzuteilen:
Gemäß 3 ist eine Treibladung 37 im Bereich einer Sollbruchstelle 38 angeordnet, welche im Verbindungsbereich zwischen der Adapterplatte 17 und dem Ringbund 22 gebildet ist. Mit Zünden der Treibladung 37 und Trennung im Bereich der Sollbruchstelle 38 wird mit der Adapterplatte 17 das Teilobjekt 27 gebildet. Mit Zündung der Treibladungen 37, 39 erfolgt auch eine Abtrennung des Ringbunds 22, welcher das Teilobjekt 29 bildet.
Gemäß 4 ist eine Treibladung 39 im Bereich einer Sollbruchstelle 40 angeordnet, die im Verbindungsbereich der Tankwandung 18 mit der Seitenwandung 16 gebildet ist. Mit Zünden der Treibladung 39 erfolgt eine Durchtrennung an der Sollbruchstelle 40, womit die Tankwandung 18 als Teilobjekt 28 abgetrennt wird.
Gemäß 5 ist ungefähr mittig zu der Höhenerstreckung des Tanks 10 eine Treibladung 41 im Bereich einer Sollbruchstelle 42 der Seitenwandung 16 angeordnet. Mit Zünden der Treibladung 41 erfolgt eine Aufteilung der Seitenwandung 16 in ein oberes Seitenwandungsteil 16a, welches das Teilobjekt 30 bildet, sowie ein unteres Seitenwandungsteil 16b, welches das Teilobjekt 31 bildet (gemeinsam mit der Tankwandung 19).
Auch im Verbindungsbereich zwischen der Tankwandung 20 und der Seitenwandung 16 ist gemäß 6 im Bereich einer Sollbruchstelle 43 eine Treibladung 44 angeordnet. Mit Zündung der Treibladung 44 erfolgt die Abtrennung der Tankwandung 20, welche das Teilobjekt 32 bildet. Ergänzend kann auch eine Abtrennung des Seitenwandungsteils 16b von dem Ringbund 23 erfolgen, womit ein weiteres Teilobjekt gebildet wäre, welches in 10 nicht dargestellt ist.
Die Tanks 25 sind in Ihrer Mittenebene mit Treibladungen 45 und Sollbruchstellen 46 ausgestattet (7). Mit Zündung der Treibladungen 45 erfolgt die Aufteilung der Tanks 25 jeweils in halbkugelförmige Teilobjekte 33, 34.
Eine weitere Treibladung 47 ist im Bereich einer Sollbruchstelle 48 angeordnet, die sich im Verbindungsbereich zwischen der Tankwandung 20 und der Wandung oder den Tragelementen 21 befindet (vgl. 8). Mit Zünden der Treibladung 47 erfolgt die Abtrennung der Wandung oder der Tragelemente 21 von der Bodenwandung 20, womit das Teilobjekt 35 abgetrennt wird.
Schließlich ist eine Treibladung 49 im Bereich einer Sollbruchstelle 50 angeordnet, welche sich im Verbindungsbereich der Wandung oder der Tragelemente 21 mit dem Triebwerk 12 befindet (vgl. 9). Mit Zündung der Treibladung 49 wird das Triebwerk 12 als Teilobjekt 36 abgetrennt. Auf hier nicht näher dargestellte Weise kann ergänzend eine weitere Zerteilung des Teilobjekts 36 durch weitere Treibladungen erfolgen.
10 zeigt die sich mit gleichzeitiger oder in beliebiger Reihenfolge zeitlich verzögerter Zündung der Treibladungen 37, 39, 41, 44, 45, 47, 49 ergebenen abgetrennten und separierten Teilobjekte 27–36 (wobei hier der Ringbund 23 fehlt).
Die Treibladungen können lediglich diskret über den Umfang der Sollbruchstellen verteilt sein. Vorzugsweise erstrecken diese sich aber durchgehend in Umfangsrichtung um die Längsachse 15 entlang der Sollbruchstellen. Hierbei können die Treibladungen von außen oder von innen an die Wandungen oder Tragelemente angesetzt sein oder von außen oder innen in Ausnehmungen, Nuten oder Vertiefungen eingesetzt sein.
11 zeigt einen als Festkörper ausgebildeten Treibladungskörper 51, welcher stangenförmig oder bandförmig ausgebildet sein kann und starr, eigensteif oder flexibel ausgebildet sein kann. Der Treibladungskörper 51 kann als Produkt separat und vorgefertigt bezogen werden. 11 zeigt den Treibladungskörper 51 während seiner Herstellung in einer Form 52, welche nicht Teil des Lieferumfangs ist. Ein entsprechender Treibladungskörper 51 kann zur Bildung der Treibladung 37, 39, 41, 44, 45, 47, 49 eingesetzt werden, wobei durchaus auch anderweitige Treibladungen im Rahmen der Erfindung genutzt werden können. Der Treibladungskörper 51 ist gebildet mit einer Ummantelung 53, welche vorzugsweise aus Latex besteht. In diese Ummantelung 53 eingebettet ist ein explosives Mittel 54, ggf. unter Ergänzung mit einem Kupfer-Latex-Gemisch.
Vorzugsweise sind bis auf die Treibladung 41 sämtliche Treibladungen im Inneren und/oder radial innenliegend von der Seitenwandung 16 angeordnet, so dass diese die Umströmung der Rakete 1 und der Oberstufe 5 nicht beeinträchtigen. Auch möglich ist, dass die Treibladung 41 abweichend zu der dargestellten Ausführungsform innenliegend von der Seitenwandung 16 angeordnet ist oder in eine umlaufende Nut der Seitenwandung 16 integriert ist, so dass sich eine bündige, insbesondere zylindrische, Außenfläche ergibt.
12 zeigt einen Verfahrensschritt 55, welcher durchgeführt wird, nachdem die Rakete gestartet worden ist und die Nutzlast in der bestimmungsgemäßen Bahn ausgesetzt worden ist. Im Verfahrensschritt 55 werden für die Oberstufe 5 und das Objekt 26 Vorbereitungs- und/oder Passivierungsmaßnahmen durchgeführt.
Hieran anschließend wird in einem Verfahrensschritt 56, insbesondere durch Betrieb des Triebwerks 12, die Oberstufe 5 und das Objekt 26 in eine Zielposition bzw. eine Zielbahn verbracht. (Möglich ist aber auch, dass der Verfahrensschritt 56 vor dem Verfahrensschritt 55 ausgeführt wird.)
In einem Verfahrensschritt 57 erfolgt die Zündung der Treibladungen, so dass die Teilobjekte 27–36 abgetrennt werden.
In dem Verfahrensschritt 58 erfolgt dann der Wiedereintritt in die Atmosphäre, womit ein Verglühen der Teilobjekte 27–36 erfolgt.
Die Verfahrensschritte 55–57 können hierbei durch eine in den Zeichnungen nicht dargestellte Steuereinheit mit entsprechender Steuerlogik zur Durchführung der Verfahrensschritte 55–57 gesteuert (oder geregelt) werden.
Als Treibmittel, welches in den Tanks 7, 8, 10, 11 angeordnet sein kann, finden insbesondere kryogene Treibstoffkombinationen (LOX/LH2, LOX/RP1, LOX/RG1, LOX/CH4) und/oder lagerfähige Treibstoffkombinationen (MMH/NTO, UDMH/NTO) Einsatz. Vorzugsweise befindet sich in dem Tank 10 flüssiger Wasserstoff, während in dem Tank 11 flüssiger Sauerstoff angeordnet ist. Insbesondere finden zwei bis sechs Tanks 25 Einsatz.
Möglich ist, dass die Teilobjekte 27–36 auch Bestandteile beinhalten, welche nur teilweise (beispielsweise Ti. Inconel) oder gar nicht (beispielsweise eine Kohlenstofffaserdüse, die bis ca. 2500°C wärmebeständig ist) verglühen. Andererseits können auch Düsen Einsatz finden, welche nicht bis zu einer derart hohen Temperatur wärmebeständig sind und welche stattdessen aktiv gekühlt werden. Diese Düsen könnten dann mit Wiedereintritt verglühen. Verbleibende Bauelemente, die schlecht oder gar nicht verglühen, werden vorzugsweise nicht zerteilt, da dann angesichts der reduzierten Zahl der nichtverglühenden Bauteile die Wahrscheinlichkeit von einschlagenden, Schäden verursachenden Objekten auf der Erde verringert wird.
Möglich ist, dass nach dem Aussetzen der Nutzlast in der Oberstufe noch 0,5 % bis 1 % Resttreibstoff in den Tanks verbleibt. Dieser Resttreibstoff kann entweder über eine Passivierungsmaßnahme entleert werden. Möglich ist auch, das dieser Resttreibstoff verwendet wird, um die Oberstufe 5 mit einem Impuls oder dauerhaftem Antrieb in einen wunschgemäßen Orbit zu verbringen, in welchem dann die Aufteilung in die Teilobjekte 27–36 erfolgen kann.
Möglich ist, dass für eine Zündung der Treibladungen über eine Zündeinrichtung eine Restenergie einer Batterie verwendet wird.
Möglich ist auch, dass die Treibladungen automatisiert gezündet werden, indem die Oberstufe mit dem Wiedereintritt in die Atmosphäre derart erwärmt wird, dass eine Selbstzündung der Treibladung erfolgt.
Auch möglich ist, dass die Oberstufe 5 mit einer Höhenmesseinrichtung ausgestattet ist, deren Ausgangssignal von der Steuereinrichtung ausgewertet wird. Auf Grundlage des Signals der Höhenmesseinrichtung kann die Steuereinrichtung durch die Steuerlogik auf Basis der erkannten Höhe dann die erforderlichen Verfahrensschritte ausführen, insbesondere

– das Rückführen in eine Höhe, in welcher die Zerteilung der Oberstufe 5 erfolgen soll, durch Ansteuerung des Triebwerks steuern oder regeln und/oder
– die Vorbereitungs- und/oder Passivierungsmaßnahmen mit dem Erreichen einer vorbestimmten Höhe auslösen.

Die Höhenmesseinrichtung kann beispielsweise mit einem Drucksensor ausgebildet sein, welcher den höhenabhängigen Druck erfasst, mit einem Temperaturschalter oder -sensor, der bspw. als Schmelzelement ausgeführt sein kann, u. ä.
In den dargestellten Ausführungsformen erfolgt eine Querteilung der Oberstufe 5 mit mehreren Quer-Teilungsebenen, welche quer zur Längsachse orientiert sind. Alternativ oder kumulativ kann im Rahmen der Erfindung auch mindestens eine Längsteilung erfolgen in mindestens einer Längs-Teilungsebene. Um lediglich ein Beispiel zu nennen, können die Teilobjekt 27–32, 35 zusätzlich in Längs-Teilungsebenen durch Treibladungen geteilt werden, welche gleichmäßig oder ungleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sein können. Dies ist insbesondere der Fall für größere Teilobjekte, bspw. Teilobjekte mit Durchmessern, die größer sind als 1,00 m. Durchaus möglich ist, dass die Teilung nicht in einer reinen Quer-Teilungsebene oder einer reinen Längs-Teilungsebene erfolgt. Vielmehr kann die Teilungsebene auch gestuft ausgebildet sein, so dass diese teilweise in Querrichtung und teilweise in Längsrichtung orientiert ist. Ebenfalls möglich ist, dass die Teilungsebene zumindest abschnittsweise schräg zur Längsund Querachse orientiert ist.
Möglich ist, dass ein Treibladungskörper eingesetzt wird und an dem Objekt gehalten wird, wie dies für den eingangs beschriebenen Stand der Technik, insbesondere US 4,649,824 , beschrieben ist.
Die Größe der erfindungsgemäß erzeugten Teilobjekte wird so bestimmt, dass diese Teilobjekte mit Wiedereintritt in die Erdatmosphäre vollständig oder weitestgehend verglühen. Hierdurch bestimmt sich die Zahl der zu erzeugenden Teilobjekte sowie deren maximal zulässiger Durchmesser oder Abmessungen und/oder das maximal zulässige Gewicht der erzeugten Teilobjekte. Die Zahl, der Durchmesser oder die Abmessungen und das Gewicht hängen ab von Material und Form der Teilobjekte. Eine Berechnung der erforderlichen Größe der Teilobjekte kann hier vom Fachmann entsprechend den bekannten Berechnungsverfahren erfolgen. Beispielhaft wird hingewiesen auf die Literaturstelle

Vorlesungsskript von Herrn Klinkrad; „Raumfahrttechnik 4 – Raumfahrtrückstände, Space Debris, TUBS, Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme, H. Klinkrad, WS 2004/2005.

In dieser Literaturstelle ist beispielhaft numerisch der maximale Durchmesser einer Vollkugel bei Wiedereintritt aus einer Höhe von 200 km mit einer Geschwindigkeit von 7.8 km/s unter einem Winkel χ = 2.5° berechnet, für welchen noch ein vollständiges Verglühen der Vollkugel gewährleistet ist. Die numerischen Berechnungen haben auf folgendes Ergebnis geführt.

Material Maximaler Durchmesser [mm]

Titan 29.0

Edelstahl 39.0

Inconel 52.0

Kupfer 62.0

Aluminium 88.0
Entsprechende Berechnungen können auch für anderweitige Geometrien und Materialien und auch gemischte Materialien eines Teilobjekts durchgeführt werden. Ergänzend können auch versuchsgestützte Untersuchungen für eine Bemessung der Teilobjekte und damit der Anordnung der Trennebenen eingesetzt werden.
Als Vorbereitungs- und/oder Passivierungsmaßnahmen können auch folgende Maßnahmen ergriffen werden:

– Verbrennung von Treibstoffen bei Leerlaufbetrieb der Aggregate, Ablassen verbleibenden Treibstoffs und/oder Belassen von Auslassventilen in einem Öffnungszustand,
– Entlüftung von Drucksystemen und/oder Aktivierung von Druckentlastungs-Mechanismen zur Vermeidung von Explosionen infolge einer Erwärmung während des Wiedereintritts und/oder im Zusammenhang mit der Zündung der Treibladungen,
– Entladung von Batterien, Deaktivieren von Wiederbeladungseinrichtungen oder Leitungen zu den Batterien, über welche eine Wiederbeladung erfolgt, und/oder Aufrechterhaltung eines permanent entladenen Zustands,
– Deaktivierung von Sicherheitssystemen,
– Dissipation von in dem Objekt vorhandener kinetischer innerer Energie, welche beispielsweise in einem Gyroskop gespeichert sein kann.

Das Objekt 26 kann beliebig ausgebildet sein, sofern dieses für eine Mission in den Weltraum oder eine erdnahe Umlaufbahn geeignet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Objekt 26 um eine Oberstufe 5, welche beispielsweise als eine der an sich bekannten Oberstufen des Systems "Ariane 5" ausgebildet sein kann. Hierbei kann eine Differentialbauweise zum Einsatz kommen und/oder eine integrierte Bauweise der Oberstufe.
Bezugszeichenliste

1: Rakete
2: Booster
3: Booster
4: Hauptstufe
5: Oberstufe
6: Nutzlastverkleidung
7: Tank
8: Tank
9: Triebwerk
10: Tank
11: Tank
12: Triebwerk
13: Aufnahmeraum
14: Grundkörper
15: Längsachse
16: Seitenwandung
17: Adapterplatte
18: Tankwandung
19: Tankwandung
20: Tankwandung
21: Tragelement
22: Ringbund
23: Ringbund
24: Ringraum
25: Tank
26: Objekt
27: Teilobjekt
28: Teilobjekt
29: Teilobjekt
30: Teilobjekt
31: Teilobjekt
32: Teilobjekt
33: Teilobjekt
34: Teilobjekt
35: Teilobjekt
36: Teilobjekt
37: Treibladung
38: Sollbruchstelle
39: Treibladung
40: Sollbruchstelle
41: Treibladung
42: Sollbruchstelle
43: Sollbruchstelle
44: Treibladung
45: Treibladung
46: Sollbruchstelle
47: Treibladung
48: Sollbruchstelle
49: Treibladung
50: Sollbruchstelle
51: Treibladungskörper
52: Form
53: Ummantelung
54: explosives Mittel
55: Verfahrensschritt
56: Verfahrensschritt
57: Verfahrensschritt
58: Verfahrensschritt
59: Verfahrensschritt
60: Verfahrensschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4649824 [0003, 0003, 0066]
US 6609464 B1 [0004]
US 7073448 B2 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Investigations of Future Expendable Launcher Options, M. Sippel, E. Dumont, I. Dietlein, 62nd International Astronautical Congress, Cape Town, SA, IAC-11-D2.4.8 [0006]
http://www.b14643.de/Spacerockets_1/West_Europe/Ariane-5/Description/Frame.htm [0006]
http://www.aviationweek.com/media/images/fullsize/Space/NASA/SLS_stage_ULA.jpg. [0006]
„Raumfahrttechnik 4 – Raumfahrtrückstände, Space Debris, TUBS, Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme, H. Klinkrad, WS 2004/2005 [0067]

Claims

Objekt (26) für eine Mission in den Weltraum oder eine erdnahe Umlaufbahn, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (26) mindestens eine Treibladung (37, 39, 41, 44, 45, 47, 49) aufweist, wobei das Objekt (26) bei Zündung mindestens einer Treibladung (37, 39, 41, 44, 45, 47, 49) in mehrere Teilobjekte (27–36) mit vorbestimmten Abmessungen aufteilbar ist.
Objekt (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestaltung des Objekts und die Anordnung der mindestens einen Treibladung derart ist, dass die Teilobjekte in Quer-Teilungsebenen und/oder Längs-Teilungsebenen aufgeteilt werden.
Objekt (26) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorhanden ist, welche mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche die Zündung mindestens einer Treibladung (37, 39, 41, 44, 45, 47, 49) durch Ansteuerung einer Zündeinrichtung initiiert.
Objekt (26) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche geeignet ausgebildet ist, um vor der Zündung mindestens einer Treibladung (37, 39, 41, 44, 45, 47, 49) eine Vorbereitungs- und/oder Passivierungsmaßnahme durchzuführen.
Objekt (26) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche geeignet ausgebildet ist, um als Passivierungsmaßnahme eine Entladung einer Batterie durchzuführen.
Objekt (26) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche geeignet ausgebildet ist, um als Passivierungsmaßnahme eine Entleerung mindestens eines Tanks (10: 11; 25) herbeizuführen.
Objekt (26) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche geeignet ausgebildet ist, um vor der Zündung mindestens einer Treibladung (37, 39, 41, 44, 45, 47, 49) die Bahn des Objektes (26) derart zu beeinflussen, dass nach der Aufteilung des Objektes (26) in die mehreren Teilobjekte (27–36) gewährleisten, dass die Teilobjekte (27–36) sich der Erde annähern und/oder wieder in die Erdatmosphäre eintreten.
Objekt (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilobjekte (27–36) Materialien und vorbestimmten Abmessungen besitzen derart, dass die Teilobjekte (27–36) mit einem Wiedereintritt in die Atmosphäre verglühen.
Objekt (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Treibladungen ((37, 39, 41, 44, 45, 47, 49)) vorgesehen sind, welche a) jeweils an einer Trennstelle oder Sollbruchstelle (38, 40, 42, 43, 46, 48, 50) zwischen benachbarten Teilobjekten (27–36) angeordnet sind und b) gleichzeitig über eine einzige Zündeinrichtung oder mehrere Zündeinrichtungen aktivierbar sind.
Objekt (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein(e) zwei Teilobjekte (37, 39, 41, 44, 45, 47, 49) verbindende(s) Wandung und/oder Tragelement mit einer Sollbruchstelle (38, 40, 42, 43, 46, 48, 50) ausgestattet ist.
Objekt (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibladung (37, 39, 41, 44, 45, 47, 49) als starrer oder flexibler Treibladungskörper (51) ausgebildet ist.
Objekt (26) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibladungskörper (51) stoffschlüssig an einer Wandung (16, 17, 18, 19, 20) oder an einem Tragelement (21) des Objektes (26) befestigt ist.
Objekt (26) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibladungskörper (51) in einer Vertiefung einer Wandung (16, 17, 18, 19, 20) oder eines Tragelements (21) des Objektes (26) angeordnet ist.
Objekt (26) nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche geeignet ausgebildet ist, um a) das Aussetzen einer Nutzlast in einem Zielorbit, b) die Rückführung des Objektes in eine Höhe, in welcher ein Wiedereintritt in die Erdatmosphäre ohne weitere Antriebsfunktionen des Objektes gewährleistet ist, c) und dann die Zündung mindestens einer Treibladung (37, 39, 41, 44, 45, 47, 49) zur Erzeugung der Teilobjekte herbeizuführen.