DE69005552T2 - Verfahren zum Starten einer Kapsel im Raum und Mittel zum Starten. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung hat ein Startverfahren einer Kapsel im Raum zum Gegenstand und eine entsprechende Starteinrichtung.
• Im folgenden bedeutet das Wort "Kapsel" im weitesten Sinne eine Einrichtung, die irgendeine Last enthalten kann, wobei diese Einrichtung geeignet ist, in den Raum gestartet zu werden und auf die Erde zurückgeholt zu werden. Das Wort schränkt folglich keinesfalls weder die Form dieser Einrichtung noch die Art der Nutzlast ein.
• Die Erfindung findet ihre bevorzugte Anwendung auf dem Gebiet der Mikroschwerkraft-Forschung.
• Das hauptsächliche Problem, auf das die Mikroschwerkraft-Forschung heute stößt, ist das der Mittel, um die Bedingungen dieser Mikroschwerkraft zu schaffen: wenn man Simulationseinrichtungen verwendet, wie Türme für den freien Fall oder die Parabolflüge mit dem Flugzeug, ist die Dauer des Versuchs begrenzt (von einigen Sekunden bis etwa zehn Sekunden) und nicht ausreichend, um komplexe Versuche durchzuführen.
• Die Verwendung von Höhen- bzw. Versuchsraketen ermöglicht es, mehrere Minuten zu erreichen und die Nutzlast wiederzugewinnen, aber die Kosten sind hoch und noch immere bleibt die Dauer unzureichend für eine große Zahl von Missionen. Außerdem ist die mitgeführte Masse eingeschränkt durch die Größe der vorhandenen Versuchsraketen, und der Einsatz größerer Raketen würde die Kosten wesentlichen erhöhen, während die Dauer beschränkt bliebe.
• Das Experimentieren im Orbitalflug bleibt folglich das für diese Forschung geeignetste Mittel, aber dies setzt voraus, daß man über geeignete Fluggelegenheiten verfügt.
• Um diesen Bedarf zu befriedigen wurden zahlreiche Lösungen vorgeschlagen, die man in drei Kategorien klassieren könnte:
• - das Starten von bergungsfähigen Kapseln mittels vorhandenen Raketen, wie etwa die chinesische Trägerrakete CZ2, die amerikanischen Trägerraketen SCOUT und SUPER-SCOUT, die europäische Trägerrakete ARIANE 4,
• - die Entwicklung kleiner Trägerraketen, deren Hauptmission das Starten von an die Mikroschwerkraft angepaßten Nutzlasten wäre, wie die amerikanische Trägerrakete PEGASUS, gestartet von einem Bomber aus, oder kleine Feststoff- Trägerraketen, wie die Rakete LITTLE LEO der britischen Firma ORDNANCE,
• - der geteilte Flug in bestehenden Kapseln, wo der Experimentator seine Gerätschaften dem Projektleiter des Systems anvertraut, der den Start und die Bergung gewährleisten würde. Dies wird von China angeboten, das schon mehrere Flüge mit europäischen, vor allem französischen Experimenten durchgeführt hat, und von der Sowjetunion mit der Kapsel Photon. Diese Lösung führt zu niedrigen Preisen aber geringer Beherrschung der Operation und führt zu keinem technologischen Gewinn bezüglich der Kapsel, ihrer Rückkehr bzw. ihres Wiedereintritts oder der orbitalen Operationen.
• Der Hauptnachteil dieser verschiedenen Lösungen ist es, einen spezifischen Flug erforderlich zu machen, der, selbst mit einer kleinen Trägerrakete, teuer bleibt: zum Beispiel kostet ein SCOUT-Start ungefähr 12 Millionen Dollar, um eine Ladung von 200 kg auf eine Höhe von 500 km zu bringen. Es scheint nicht, daß die geplanten leichten Trägerraketen sehr viel wirtschaftlicher sein werden, denn die Trägerraketen SCOUT verwenden größtenteils schon Stufen wieder, die für schwerere Raketen entwickelt und hergestellt wurden.
• Man kennt Verfahren und Raketen, bei denen sich eine oder mehrere Nutzlasten und eine Kapsel die Rakete teilen. Das Dokument, veröffentlicht in NEC Research and Development, Nº 85, April 1987, betitelt "Japan's First Amateur Radio Satellite; JAS 1", von Fujio YAMASHITA u.a., beschreibt eine Trägerrakete, die in ihrer letzten Stufe drei verschiedene Objekte enthält, einen Radiokommunikations-Satelliten, eine experimentelle geodätische Nutzlast und einen magnetischen Schwungkreisel. Diese drei Objekte erden, miteinander gestartet, werden anschließend voneinander getrennt.
• Das Dokument EP-A-0 381 869, das nur in Betracht gezogen wird, um die Neuheit der vorliegenden Erfindung zu würdigen, beschreibt ein Startverfahren eines Objekts, bei dem dieses Objekt untergebracht ist zwischen der vorletzten und der letzten Stufe einer Trägerrakete, genau genommen in dem freigelassenen Raum um die Düse der letzten Stufe.
• Der geteilte Flug weist einen doppelten Nachteil auf:
• - die benutzte geostationäre Übergangsbahn ist für die Bergung einer Kapsel schlecht geeignet, denn sie führt zu sehr hohen Wärmeflüssen beim Wiedereintritt und erfordert folglich schwere Wärmeschutzeinrichtungen; sie kann außerdem eine größere Streuung der Aufsetzzone zur Folge haben, was die Bergung schwieriger macht,
• - trotz der Teilung des Flugs bleiben die Kosten für die Mikroschwerkraft-Nutzlast hoch, da die Übergangsbahn viel Energie kostet; die Mitnahme dieses zusätzlichen Passagiers führt notwendigerweise zum Übergang zu einer leistungsfähigeren Version der Trägerrakete.
• Die Verwendung von schwereren Orbitaleinrichtungen wie "SPACELAB" oder "EURECA" ist ebenfalls möglich, wäre aber vor allem für bewährte Versuchsvorrichtungen geeignet. Zu den höheren Kosten der Mitnahme des Versuchs, resultierend aus seiner Integration in einen komplexen Aufbau, kommt nämlich das Problem der manchmal sehr langen Fristen zwischen der Wahl eines Experiments und dem Moment, wo seine Resultate für die Analyse zur Verfügung stehen. Diese Fristen ermöglichen es nicht, einen iterativen Prozeß herzustellen. Selbst wenn die durch die Raumstation gebotene große Kapazität zur Verfügung steht, müssen zahlreiche Versuche mit einem weniger aufwendigen System eine Eignung vorläufig rechtfertigen.
• Die vorliegende Erfindung hat genau das Ziel, alle diese Nachteile zu beseitigen.
• Zu diesem Zweck empfiehlt die Erfindung ein Startverfahren, bei dem man eine Standard-Trägerrakete benutzt (wie etwa ARIANE 4 im Falle von Polumlaufbahnen oder ARIANE 5 für jeden beliebigen Flug) bei der die Kapsel als Zusatz- bzw. Ersatzpassagier angeordnet ist, wobei die Kapsel unterwegs im geeigneten Moment ausgesetzt wird.
• Im ersteren Fall (ARIANE 4) nutzen die heliosynchronen Satelliten (SPOT, ERS, HELIOS), deren Start vorgesehen ist, kaum die Kapazität einer ARIANE 40 aus, und eine ARIANE 44P oder 42L wäre ausreichend, um die Erfindung zu realisieren.
• Im zweiten Fall (ARIANE 5) ist dieselbe Ausage erst recht gültig für die polaren Umlaufbahnen, wobei der Doppelstart in diese Umlaufbahn heute als wenig wahrscheinlich erscheint. Bei der geostationären Übergangsbahn erfolgt die Trennung zwischen der kryotechnischen Stufe und der Endstufe L7 dann, wenn die Umlaufgeschwindigkeit schon erreicht ist und ermöglicht, eine kurze ballistische Phase vorzusehen, während der man das Aussetzen der Kapsel vornimmt, deren Orbit anschließend den gewünschten Parametern angepaßt wird.
• Die Kapazität von ARIANE 5 führt zu der Annahme, daß wenigstens die Hälfte der Starts ausreichend Kapazität für eine Kapsel übrig hätten. Sicher überwiegt die Klasse der Satelliten mit 2500 bis 3000 kg, aber es gibt noch viele Satelliten mit einer Masse von ungefähr 2 Tonnen. Der Doppelstart von zwei schweren Satelliten lastet ARIANE 5 vollständig aus, während ein schwerer Satellit und ein mittlerer Satellit Platz ließen für eine Zusatzmasse, nicht für einen Satelliten, der in die Übergangsbahn muß, aber sehr wohl geeignet für einen Kapsel, die auf niedriger Umlaufbahn bleibt.
• Natürlich ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Trägerraketen ARIANE 4 oder 5. Sie ist anwendbar auf alle Trägerraketen, wenn nach dem Erlöschen der vorletzten Stufe die erreichte Höhe und Geschwindigkeit ausreichen für eine niedrige und stabile Umlaufbahn, das heißt, wenn die Erdatmosphäre nicht wieder geschnitten wird. In der Praxis betrachtet man einen Orbit als stabil, wenn sein erstes Perigäum über 110 km liegt.
• Die Erfindung führt folglich:
• - zu einer bergungsfähigen Kapsel, verwendbar für die Zwecke der Mikroschwerkraft, dabei maximal die bei kommerziellen Raketenmissionen verfügbaren Kapazitäten ausnützend,
• - zu attraktiven finanziellen Bedingungen auf Grund der Tatsache, daß es sich um einen Ersatzpassagier handelt, was die Anwendung von Vorzugstarifen ermöglicht.
• - zur Benutzung von vorhandenen oder in der Entwicklung befindlichen Elementen, die aus den Forschungsprogrammen bezüglich Trägerraketen und Satelliten stammen,
• - zu kleineren Einsatzkosten aufgrund der Benutzung von Anlagen, die vorhanden sind für die Vorbereitung der Nutzlasten und ihre Bergung.
• Genauer, die Erfindung hat ein Startverfahren in den Raum, auf eine niedrige Erdumlaufbahn, für wenigstens eine Kapsel zum Gegenstand, bestehend im:
• - Verwenden einer Trägerrakete mit einer Vielzahl von Stufen, wovon eine vorletzte Stufe und eine letzte Stufe wenigstens einen Satelliten enthalten, der in eine energetischere als die für die Kapsel angestrebte Umlaufbahn gebracht werden soll, wobei diese Trägerrakete so ausgelegt ist, daß beim Erlöschen der vorletzten Stufe die erreichte Höhe und Geschwindigkeit ausreichen, um einem stabilen Orbit zu entsprechen,
• - Unterbringen der Kapsel in der letzten Stufe einer solchen Trägerrakete, als Ersatzpassagier,
• - Durchführen eines normalen Starts der Trägerrakete,
• - Aussetzen der Kapsel während der ballistischen Phase, die sich erstreckt zwischen dem Erlöschen der vorletzten Stufe und dem Zünden der letzten Stufe,
• - Forsetzen des Starts der letzten Stufe für ein normales Inumlaufbringen des oder der Satelliten.
• Die vorliegende Erfindung hat auch eine Starteinrichtung zum Gegenstand, die die Durchführung dieses Verfahrens ermöglicht.
• Jedenfalls werden die Charakteristika und Vorzüge der Erfindung besser verständlich durch die nachfolgende Beschreibung. Diese Beschreibung betrifft Ausführungsbeispiele, die beispielhaft und keinesfalls einschränkend sind, und bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen:
• - Figur 1 zeigt eine erste Startkonfiguration, der Trägerraketet ARIANE 4 entsprechend, dazu bestimmt, einen Satelliten in eine heliosynchrone Umlaufbahn zu bringen,
• - Figur 2 zeigt eine zweite Konfiguration, der Trägerrakete ARIANE 5 entsprechend, dazu bestimmt, einen Satelliten in eine heliosynchrone Umlaufbahn zu bringen,
• - Figur 3 zeigt eine dritte Konfiguration, der Trägerrakete ARIANE 5 entsprechend, dazu bestimmt, zwei Satelliten in eine geostationäre Übergangsbahn zu bringen,
• - Figur 4 zeigt die Architektur einer Kapsel, die erfindungsgemäß gestartet werden kann,
• - Figur 5 zeigt die verschiedenen Phasen des Aussetzens der Kapsel, entsprechend einem ersten Ablauf im Falle der Trägerrakete ARIANE 5, wobei die Kapsel in eine geostationäre Übergangsbahn gebracht wird.
• - Figur 6 zeigt die verschiedenen Phasen des Aussetzens der Kapsel, entsprechend einem zweiten Ablauf im Fall einer Trägerrakete ARIANE 5, wobei die Kapsel in eine geostationäre Übergangsbahn gebracht wird.
• Drei Beispiel von Startkonfigurationen werden nun beschrieben, die sich auf die Trägerraketen ARIANE 4 und ARIANE 5 beziehen. Sie sind dargestellt in den Figuren 1 bis 3.
BEISPIEL A
• Das Beispiel A, dargestellt in Figur 1, entspricht der Trägerrakete ARIANE 4. Möglich ist nur ein Start in eine niedrige und insbesondere in eine heliosynchrone Umlaufbahn ("SSO" für "Sun Synchroneous Orbit"). Die Kapsel C ist in Tieflage unter einem Satelliten S angeordnet, im Oberteil der Rakete, genannte SPELDA (Structure Porteuse Externe pour Lancement Double (äußere Trägerstruktur für Doppelstart) ARIANE 4).
• Eine solche Mission entspricht dem Inumlaufbringen in einen kreisförmigen Orbit auf 835 km Höhe, geneigt um 98º6. Die Kapsel kann auf einen solchen Orbit bis zu 900 kg Nutzlast mitführen (wobei die Klimatisierung (conditionnement) und die Hilfgerätschaften (servitudes), verbunden mit den Versuchen, enthalten sind in dieser Last).
• Die von der Trägerrakete ARIANE 4 verlangte Mehrleistung erhält man durch Hinzufügung von Zusatztriebwerken (PAP und/oder PAL).
BEISPIEL B
• Das Beispiel B wird in Figur 2 dargestellt und entspricht der Trägerrakete ARIANE 5. Die Kapsel C ist in Tieflage angeordnet, unter einem Satelliten S, in einer kurzen SPELTRA (Structure Porteuse Externe pour Lancement Triple (äußere Trägerstruktur für Tripelstart) Ariane 5).
• Die Mission entspricht einem Inumlaufbringen in einen heliosynchronen Orbit.
• Zwei Fälle sind möglich:
• - die Kapsel wird in den Orbit 835 km/835 km/98º6 gebracht (Bezugsorbit, einem Satelliten der Familie SPOT entsprechend), was wieder auf den Orbit des Beispiels A hinausläuft,
• - die lagerungsfähige (stockable) Triebwerkstufe (EPS) wird weggelassen, wobei die Kapsel auf eine Übergangsbahn gebracht wird (typischerweise 200 km/835 km/98º6).
• Man muß sich mit der beschränkteren der beiden Missionen begnügen, was von vornherein die zweite zu sein scheint.
• Um ein befriedigendes Mikroschwerkraft-Niveau zu gewährleisten, muß die Kapsel dann das Perigäum ihres Orbits auf einen Wert von wenigstens 300 km erhöhen.
• In beiden Fällen kann die Kapsel bis zu 900 kg Nutzlast mitführen (mit der Klimatisierung (conditionnement) der Versuche und den spezifischen Hilfsgerätschaften (servitudes).
• Da die Trägerrakete viel überschüssige Leistung hat, müssen bezüglich der Trägerrakete keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden.
BEISPIEL C
• Das Beispiel C ist in Figur 3 dargestellt und entspricht der Trägerrakete ARIANE 5. Die Kapsel C ist in Hochlage angeordnet, über einem oberen Satelliten SH und einem unteren Satelliten SB, wobei das Ganze untergebracht ist in einer langen SPELTRA.
• In diesem Fall wird die Kapsel durch eine ARIANE 5 in den Orbit 135 km/2500 km/10º gebracht. Die Kapsel wird dann ausgesetzt nach Abtrennung der kryotechnischen Hauptstufe (EPC) und vor dem Zünden der lagerungsfähigen (stockable) Triebwerksstufe (EPS).
• Das Perigäum des Orbits muß durch die Kapsel erhöht werden auf eine Höhe von wenigstens 300 km, damit das Mikroschwerkraft-Niveau akzeptabel wird.
• Die Kapsel kann eine Nutzlast von 400 kg mitführen (mit der Klimatisierung der Versuche und den Hilfsgerätschaften), wenn sie eine Hauptnutzlast (der Trägerrakete) von 5600 kg begleitet (2 Satelliten und eine lange SPELTRA).
• Die Masse der Nutzlast der Kapsel wird in Wirklichkeit bestimmt durch die von der Trägerrakete beim geostationären Transfer angebotene Restkapazität und die Leermasse der Kapsel.
• Nur beispielhaft ist in Figur 4 ein Schema der Architektur einer Kapsel dargestellt, die der Erfindung entsprechend gestartet werden kann. So wie dargestellt, umfaßt die Kapsel einen Nutzlastmodul 10, einen Servicemodul 20 und Solarpanels 30.
• Der Nutzlastmodul 10 umfaßt einen Wärmeschild 11, diverse Einschübe 12, die eigentliche Nutzlast bildend, und elektrische Batterien 13.
• Der Servicemodul 20 umfaßt Hydrazinspeicher 21, Gasspeicher 22, eine Hydrazindüse 23, Kaltgas-Mikrodüsen 24, angeordnet auf dem Umfang, eine Zugangstür 25, eine Verbindungsstelle 26 zur Trägerrakete.
• Der Servicemodul enthält außerdem verschiedene, nicht dargestellte Einrichtungen (Fallschirm, Fernsteuerungs- und Lokalisierungseinrichtungen, Fluglagesensoren, usw...).
• Der Einbau einer solchen Kapsel in eine Trägerrakete muß mehreren Überlegungen entsprechen:
• a) die Kapsel, in ihrer Eigenschaft als Begleit-Nutzlast, darf die Hauptnutzlast nur minimal einengen. Ausgenommen das Beispiel C, wo dies nicht möglich ist (da man die Kapsel "unterwegs" aussetzt, wie man in der Folge besser verstehen wird), ist es vorzuziehen, wenn die Kapsel sich in Tieflage befindet, d.h. eingeschlossen in eine SPELDA (Fall ARIANE 4), oder eine SPELTRA (Fall ARIANE 5). Unter diesen Bedingungen implizieren die Form und die Abmessungen des Nutzvolumens der SPELDA (kleiner als die SPELTRA), daß die Kapsel "Schild nach oben" gestartet wird. Diese Anordnung setzt die Kapsel einer Maximalbeschleunigung von 4g aus, in der der Beschleunigung beim Wiedereintritt in die Atmosphäre entgegengesetzten Richtung, aber die Nutzlast zwingt keine gegenteiligen Anforderungen auf.
• b) Die Befestigung der Kapsel in der Trägerrakete sollte möglichst auf Höhe des konischen Teils erfolgen, um zu vermeiden, daß der Wärmeschild durch eine mechanische Anschlußstelle und eine mechanisch sehr beanspruchte Trennvorrichtung beeinträchtigt wird.
• c) Schließlich muß man versuchen, die geeigneten vorhandenen oder in Entwicklung befindlichen Adapter Trägerrakete/Nutzlast zu verwenden.
• Die beiden letzteren Forderungen werden befriedigt durch Verwendung eines Adapters 1194 A (versehen mit seiner Trennvorrichtung) und durch Anschrägung der Kapsel auf den entsprechenden Durchmesser, was auf ärodynamischer Ebene keine Schwierigkeiten verursacht.
• Zum Beispiel, nur zur Erläuterung, kann man eine Kapsel ähnlich des "Command Module" von APOLLO verwenden, in einem Verhältnis 3,65/3,89. Die Abmessungen der Kapsel sind dann im wesentlichen die folgenden:
• - großer Durchmesser (Wärmeschild) : 3650 mm
• - kleiner Durchmesser (Sockel) : 1194 mm
• - Höhe ohne Sonnengenerator : 2440 mm
• - Höhe mit Sonnengenerator : 2740 mm
• - Flügelspannweite des entfalteten Sonnengenerators : 8000 mm.
• Nun werden zwei mögliche Abläufe beschrieben, gültig im Falle einer dem Beispiel B (ARIANE 5) entsprechenden Mission. In diesen beiden Fällen umfaßt die Trägerrakete eine vorletzte Stufe, die eine kryotechnische Hauptstufe (EPC) ist, und eine letzte Stufe, die ein Oberaufbau (composite superieur) ist, der die Kapsel C, einen oberen Satelliten SH (in einer oberen SPELTRA), einen unteren Satelliten SB (in einer unteren SPELTRA) und eine Ergol-Antriebstufe L7 enthält.
• Der erste Ablauf beim Aussetzen der Kapsel, dargestellt in Figur 5, ist der folgende:
• - nach Erlöschen der kryotechnischen Hauptstufe (EPC) und vor Zünden der L7 befindet sich der Oberaufbau in der mit a bezeichneten Stellung;
• - man veranlaßt ein erstes Kippen des Oberaufbaus, um seine Achse seiner Anfangsrichtung in eine erste festgelegte Richtung zu kippen, in die mit 90º zur Anfangsrichtung dargestellte Variante (b und c bezeichnete Stellungen);
• - man setzt die Kapsel in dieser ersten Richtung aus mit einer festgelegten Geschwindigkeit;
• - man veranlaßt ein zweites Kippen des Oberaufbaus in eine zweite Richtung, in die mit 45º zur Anfangsrichtung dargestellte Variante oder zweite Richtung (d, e bezeichnete Stellungen);
• - man wirft die obere SPELTRA in dieser zweiten Richtung ab,
• - man veranlaßt ein drittes Kippen des Oberaufbaus, um ihm wieder seine Anfangsrichtung zu geben (f und g bezeichnete Stellungen),
• - man zündet die Stufe L7 für die normale Fortsetzung des Abschusses in die geostationäre Übergangsbahn (GTO).
• Beim Aussetzen der Kapsel (Position c) hat man der Kapsel eine solche Geschwindigkeit verliehen, daß sie im Moment der Zündung der L7 (Position g) ausreichend weit vom Oberaufbau entfernt ist, um nicht durch diese Zündung beschädigt zu werden. Diese Geschwindigkeit kann z.B. 0,5 bis 1 m/s betragen. Beim Zünden der L7 beträgt dann der Abstand der Kapsel ungefähr 20 m, was ausreichend ist.
• Diese Aussetzoperation dauert etwas weniger als 100 s. Sie bringt einen geringen Leistungsverlust der Trägerrakete mit sich (ungefähr 100 kg Nutzlast) wegen der Dauer der ballistischen Phase und der durch das Fluglage-Kontrollsystem zur Durchführung dieser Manöver verbrauchten Hydrazinmenge.
• Mit dem Ziel, einerseits die Dauer der ballistischen Phase zu reduzieren und den Hydrazinverbrauch und andererseits den Abstand zwischen Kapsel und Oberaufbau beim Zünden der lagerungsfähigen (stockable) Antriebsstufe zu erhöhen, ist ein zweiter Ablauf möglich. Er ist in Figur 6 dargestellt.
• Nach Abtrennung der kryotechnischen Hauptstufe (a) wird der Oberaufbau mit konstanter Winkelbeschleunigung in Drehung versetzt (b). Die Kapsel wird dann während der Drehung des Oberaufbaus ausgesetzt, wobei die Längsgeschwindigkeit (hervorgerufen durch die Federn) und die Tangentialgeschwindigkeit VT (zurückzuführen auf die Drehung) sich ergänzen, um der Kapsel eine Geschwindigkeit VS zu verleihen, rechtwinklig zu der Anfangsrichtung des Oberaufbaus und größer als 1 m/s. Der Oberaufbau stoppt anschließend seine Drehung, und ehe er anfängt, in die andere Richtung zu drehen, wird die obere SPELTRA ausgesetzt (c). Die Bahnen der SPELTRA und der Kapsel kreuzen sich, jedoch nicht zum gleichen Zeitpunkt. Es besteht folglich keine Kollisionsgefahr. Wenn dies der Fall wäre, könnte man die SPELTRA immer noch in einer etwas unterschiedlichen Ebene aussetzen.
• Der Oberaufbau kippt in die andere Richtung (d) und kommt in seine Anfangsstellung zurück (e). Dann wird die Stufe L7 gezündet. In diesem Augenblick befindet sich die Kapsel mehr als 30 m entfernt, was sie vor jeder Beschädigung bewahrt, und die Operation ist weniger lang und verbracht weniger Hydrazin als die vorhergehende.
• Die Kippeinrichtungen des Oberaufbaus werden gebildet durch die üblichen Einrichtungen der Fluglageüberwachung der ARIANE 5. Die mechanischen Einrichtungen zum Aussetzen der Kapsel werden gebildet durch Gurte und Federn, entsprechend einer bestens bekannten Technik. Alle diese Operationen können ferngesteuert werden, von der Startstation am Boden aus, oder können automatisch sein.

Claims (11)

1. Verfahren zum Aussetzen von wenigstens einer Kapsel im Raum in eine niedrige Erdumlaufbahn, darin bestehend:

- eine Trägerrakete mit einer Vielzahl von Stufen zu verwenden, wobei eine vorletzte und eine letzte Stufe wenigstens einen Satelliten enthalten, der in eine energetischere Umlaufbahn gebracht werden soll, als die von der Kapsel angestrebte Umlaufbahn, wobei diese Trägerrakete so beschaffen ist, daß mit dem Erlöschen der vorletzten Stufe die erreichte Höhe und die Geschwindigkeit ausreichend sind, um einer niedrigen und stabilen Umlaufbahn zu entsprechen,

- die Kapsel als zusätzlichen Passagier in der letzten Stufe einer solchen Trägerrakete unterzubringen,

- einen normalen Start der Trägerrakete durchzuführen,

- die Kapsel auszusetzen während der ballistischen Phase, die sich erstreckt zwischen dem Erlöschen der vorletzten Stufe und dem Zünden der letzten Stufe,

- den Start der letzen Stufe fortzusetzen für ein normales Inumlaufbringen des oder der Satelliten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Trägerrakete eine kryotechnische Hauptstufe und einen Oberaufbau mit seinen Satelliten umfaßt, mit einem "oberer" Satellit genannten Satelliten, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht:

a) die Kapsel auf einer Trägerstruktur anzuordnen, oben auf dem Oberaufbau, über dem oberen Satelliten,

b) nach dem Erlöschen der kryotechnischen Hauptstufe und vor dem Zünden des Aufbaus der oberen Stufe ein erstes Schwenken des Oberaufbaus zu verursachen, um seine Achse aus seiner Anfangsrichtung in eine erste bestimmte Richtung zu schwenken,

c) die Kapsel in diese erste Richtung mit einer bestimmten Geschwindigkeit auszusetzen,

d) ein zweites Schwenken des Oberaufbaus in eine zweite Richtung zu verursachen,

e) die Trägerstruktur der Kapsel in diese zweite Richtung abzuwerfen,

f) ein drittes Schwenken des Oberaufbaus zu verursachen, um ihm seine Anfangsrichtung wiederzugeben,

h) der Abstoßgeschwindigkeit der Kapsel in der ersten Richtung einen solchen Wert zu geben, daß im Moment der Zündung des Oberaufbaus die Kapsel weit genug entfernt ist von diesem Aufbau, um durch diese Zündung nicht beschädigt zu werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kapsel aussetzt nachdem der obere Aufbau seine Schwenkung in die erste Richtung beendet hat.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kapsel aussetzt während der Schwenkung des Oberaufbaus in die erste Richtung, wobei diese Schwenkung mit konstanter Winkelbeschleunigung durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Richtung um 90º gegen die Anfangsrichtung des Oberaufbaus versetzt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Richtung um 45º gegen die Anfangsrichtung versetzt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere Kapseln startet, indem man die Operationen b, c, d, e so oft wiederholt, als es auszusetzende Kapseln gibt.

8. Einrichtung zum Starten von wenigstens einer Kapsel im Raum in eine niedrige Erdumlaufbahn, wobei diese Einrichtung eine Trägerrakete mit einer Vielzahl Stufen umfaßt, wovon eine vorletzte Stufe und eine letzte Stufe wenigstens einen Satelliten enthält, der auf eine energetischere Umlaufbahn gebracht werden soll, als die für die Kapsel angestrebte Umlaufbahn, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Trägerrakete die genannte Kapsel enthält, untergebracht in der letzten Stufe der Trägerrakete als zusätzlicher Passagier, wobei die Trägerrakete so beschaffen ist, daß mit dem Erlöschen der vorletzten Stufe die erreichte Höhe und die Geschwindigkeit ausreichen, um einer niedrigen und stabilen Umlaufbahn zu entsprechen, wobei die Trägerrakete außerdem die Einrichtungen enthält, um die Kapsel auszusetzen während der ballistischen Phase, die sich erstreckt zwischen dem Erlöschen der vorletzten Stufe und dem Zünden der letzten Stufe.

9. Starteinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß:

- die Trägerrakete eine kryotechnische Hauptstufe umfaßt und einen Oberaufbau mit seinen Satelliten, darunter ein "oberer" Satellit genannter Satellit,

- die Kapsel auf einer Trägerstruktur oben auf dem Oberaufbau über dem oberen Satelliten angeordnet ist,

- sie umfaßt: a) Einrichtungen, um nach dem Erlöschen der kryotechnischen Hauptstufe und vor dem Zünden des Oberteils eine erste Schwenkung des Oberteils zu verursachen, wobei diese erste Schwenkung den Zweck hat, die Anfangsrichtung des Oberaufbaus in eine festgelegte erste Richtung zu schwenken, b) Einrichtungen, um die Nutzlast in dieser ersten Richtung mit einer bestimmten Geschwindigkeit auszusetzen, c) Einrichtungen, um eine zweite Schwenkung des Oberaufbaus in eine zweite Richtung zu verursachen, d) Einrichtungen, um die Trägerstruktur der Kapsel abzuwerfen in diese zweite Richtung, e) Einrichtungen, um eine dritte Schwenkung des Oberaufbaus zu verursachen, um ihm seine Anfangsrichtung wiederzugeben, f) Einrichtungen, um der festgelegten Aussetzgeschwindigkeit der Kapsel in der ersten Richtung einen solchen Wert zu geben, daß im Moment des Zündens des Oberaufbaus die Nutzlast ausreichend weit entfernt ist von diesem Aufbau, um durch dieses Zünden nicht beschädigt zu werden.

10. Starteinrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Aussetzeinrichtungen der Nutzlast in der Lage sind, zu wirken, nachdem der Oberaufbau seine Schwenkung in die erste Richtung beendet hat.

11. Starteinrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die tatsache, daß die Aussetzeinrichtungen der Kapsel in der Lage sind, zu wirken, wenn der Oberaufbau seine Schwenkbewegung in die erste Richtung ausführt.