Wiedereintritt

Der Vorgang des Wiedereintritts beschreibt die Rückkehr eines Raumschiffes aus dem Weltraum zurück in die Atmosphäre der Erde. Dabei ist der Begriff nicht auf die Erde festgelegt, d.h. ein Raumschiff kann in die Atmosphäre beliebiger Planeten (oder Monde, siehe Titan) wiedereintreten.

Besitzt der betreffende Planet oder Mond keine Atmosphäre, so spricht man nicht vom Wiedereintritt, sondern einfach von einer Landung.

Bis heute wurde der Vorgang des Wiedereintretens eines bemannten Raumschiffs nur auf der Erde durchgeführt. Im Rahmen des Aurora-Programms der ESA oder der NASA könnte sich dies in Zukunft ändern: Ein bemannter Wiedereintritt in die Marsatmosphäre wäre eine Premiere.

Siehe auch: Bemannter Marsflug

Technische Aspekte

Der Eintritts-winkel und -Geschwindigkeit des Flugkörpers muss genau berechnet werden, wenn man einen kontrollierten, gefahrlosen Abstieg und eine Landung im vorgesehenen Landegebiet bekommen möchte.

Kontrollierter Absturz

Bei einem kontrollierten Absturz werden Satelliten durch die entstehende Wärme (hervorgerufen durch adiabatische Kompression) völlig oder zum größten Teil zerstört. Die Flugbahn ist so berechnet, dass Teile, die den Wiedereintritt überstehen, ins Meer stürzen. Spektakuläres Beispiel für einen solchen Vorgang war die russische MIR-Weltraumstation. Auch das Hubble-Weltraumteleskop soll nach Ende seiner Betriebszeit zum kontrollierten Absturz gebracht werden, da eine Bergung des bekannten Teleskops (derzeit) zu kostspielig werden würde.

Bedingungen für einen sicheren Wiedereintritt

Der Wiedereintritt geschieht meist bei hohen Geschwindigkeiten, sodass der Luftwiderstand des Raumschiffs (US-Space Shuttle) oder der Kapsel (russische Sojus) zum Abbremsen genutzt wird.

Jedoch stellt diese Technik hohe Anforderungen an die verwendeten Materialien und die Struktur der Raumschiffzelle. Die Temperaturen an den Hitzeschilden erreichen (bei Eintritt in die Erdatmosphäre) mehr als Tausend Grad Celsius. Soll der Flugkörper dies überstehen, so müssen vorzugsweise sehr hitzeresistente Materialien wie Keramik verwendet werden.

Möchte man Werkstoffe verwenden, deren Schmelzpunkt zu niedrig ist, so besteht die Möglichkeit der Ablationskühlung. Dabei verdampfen und/oder schmilzen die als Hitzeschild verwendeten Werkstoffe und sorgen somit für eine ausreichende Kühlung der darunterliegenden Schichten. Allerdings muss nach jedem Flug der Schutzschild erneuert werden.

Kurz vor dem Aufsetzen/Aufschlagen der Kapsel/des Raumschiffs können Bremsraketen gezündet werden, die für eine letzte Verringerung der Geschwindigkeit sorgen. Dies ist allerdings nur bei (relativ) leichten Kapseln, Sonden und unbemannten Robotern rentabel und technisch sinnvoll.

Eine weitere Möglichkeit sind große Fallschirme, die zusammen mit Airbags das Landegerät schützen (Mars Exploration Rover).

Risiken

Generell ist der Start und die Landung eines (Raketen-getriebenen) Raumschiffs die kritische Phase des Fluges, in der eine erhöhte Unfallgefahr besteht.

Im Falle des US-Amerikanischen Space Shuttle stellte sich heraus, dass die verwendeten Keramik-Kacheln (aus denen das Hitzeschild des Shuttles bestand) zwar etliche Hitzegrade vertrugen, aber auf mechanische Einflüsse sehr empfindlich reagierten. Drastisch zeigte sich dies im Februar 2003, als das Space Shuttle Columbia der NASA beim Wiedereintritt verglühte, weil beim Start des Shuttles einige Keramikkacheln an neuralgischen Punkten des Hitzeschildes beschädigt wurden. Da diese Beschädigungen vor der Rückkehr nicht repariert wurden, konnte beim Wiedereintritt heißes Plasma die tragende Aluminiumstruktur des Shuttles zerstören und es so zum Absturz bringen.

Siehe auch: Katastrophen der Raumfahrt

Mögliche Zukünftige Verfahren

Soll die Phase des Wiedereintritts so gefahrlos wie möglich gestaltet werden, so könnte man beim Abstieg Bremstriebwerke zünden, die die Eintritts- und Sinkgeschwindigkeit des Flugkörpers so gering halten könnten, dass kein Hitzeschild erforderlich wäre. Dieses Prinzip scheitert heutzutage an den begrenzten Transportkapazitäten. Es ist nicht genug Raum vorhanden, um Bremstriebwerke einzubauen, außerdem würde die benötigte Treibstoffmenge die Nutzkapazität eines solchen Raumschiffes bei weitem übersteigen.