[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2020\/12\/31\/aerocapture-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2020\/12\/31\/aerocapture-wikipedia\/","headline":"Aerocapture – Wikipedia","name":"Aerocapture – Wikipedia","description":"before-content-x4 Schematische Darstellung der verschiedenen Phasen des Aerocapture-Man\u00f6vers. Die atmosph\u00e4rische H\u00f6he ist aus Gr\u00fcnden der Klarheit stark \u00fcbertrieben. 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Die atmosph\u00e4rische H\u00f6he ist aus Gr\u00fcnden der Klarheit stark \u00fcbertrieben.Aerocapture ist ein Orbitaltransferman\u00f6ver, bei dem ein Raumfahrzeug die aerodynamische Widerstandskraft aus einem einzelnen Durchgang durch eine Planetenatmosph\u00e4re nutzt, um die Umlaufbahn zu verlangsamen und einzuf\u00fchren.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Aerocapture nutzt die Atmosph\u00e4re eines Planeten oder Mondes, um ein schnelles, nahezu treibstofffreies Einf\u00fchrungsman\u00f6ver f\u00fcr die Umlaufbahn durchzuf\u00fchren und ein Raumschiff in seine wissenschaftliche Umlaufbahn zu bringen.  Das Aerocapture-Man\u00f6ver beginnt, wenn das Raumschiff von einer interplanetaren Ann\u00e4herungsbahn in die Atmosph\u00e4re des Zielk\u00f6rpers eintritt.  Der beim Absenken des Fahrzeugs in die Atmosph\u00e4re erzeugte Luftwiderstand verlangsamt das Raumschiff.  Nachdem sich das Raumschiff so verlangsamt hat, dass es vom Planeten erfasst werden kann, verl\u00e4sst es die Atmosph\u00e4re und f\u00fchrt bei der ersten Apoapsis eine kleine Treibverbrennung aus, um die Periapsis au\u00dferhalb der Atmosph\u00e4re anzuheben.  Zus\u00e4tzliche kleine Verbrennungen k\u00f6nnen erforderlich sein, um Apoapsis- und Neigungszielfehler zu korrigieren, bevor die anf\u00e4ngliche wissenschaftliche Umlaufbahn hergestellt wird.Im Vergleich zum herk\u00f6mmlichen Einsetzen in die Antriebsbahn k\u00f6nnte diese nahezu kraftstofffreie Verz\u00f6gerungsmethode die Masse eines interplanetaren Raumfahrzeugs erheblich reduzieren, da ein wesentlicher Teil der Masse des Raumfahrzeugs h\u00e4ufig als Treibmittel f\u00fcr die Verbrennung in die Umlaufbahn verwendet wird.  Die Einsparung von Treibmittelmasse erm\u00f6glicht es, der Mission mehr wissenschaftliche Instrumente hinzuzuf\u00fcgen, oder erm\u00f6glicht ein kleineres und kosteng\u00fcnstigeres Raumschiff und m\u00f6glicherweise ein kleineres, kosteng\u00fcnstigeres Tr\u00e4gerraketenfahrzeug.[1]       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Aufgrund der aerodynamischen Erw\u00e4rmung w\u00e4hrend des atmosph\u00e4rischen Durchgangs muss das Raumfahrzeug in einer Aeroshell (oder einem einsetzbaren Zugangssystem) mit einem W\u00e4rmeschutzsystem verpackt sein.  Das Fahrzeug ben\u00f6tigt auch eine autonome geschlossene F\u00fchrung w\u00e4hrend des Man\u00f6vers, damit das Fahrzeug auf die gew\u00fcnschte Erfassungsbahn zielen und dem Fahrzeug befehlen kann, die Atmosph\u00e4re zu verlassen, wenn ausreichend Energie verbraucht wurde.  Um sicherzustellen, dass das Fahrzeug \u00fcber ausreichende Kontrollbefugnisse verf\u00fcgt, um zu verhindern, dass das Raumfahrzeug zu tief in die Atmosph\u00e4re eindringt oder vorzeitig austritt, ohne gen\u00fcgend Energie zu verbrauchen, muss entweder eine Hebeschale oder ein Widerstandsmodulationssystem verwendet werden, das den Luftwiderstandsbereich des Fahrzeugs w\u00e4hrend des Flugs \u00e4ndern kann.[2][3]Es wurde gezeigt, dass Aerocapture auf Venus, Erde, Mars und Titan mit vorhandenen Einstiegsfahrzeugen und Materialien f\u00fcr W\u00e4rmeschutzsysteme m\u00f6glich ist.[4]  Derzeit laufen Studien zur Bewertung der Durchf\u00fchrbarkeit von Aerocaptures bei Uranus und Neptun zur Unterst\u00fctzung von Missionen im n\u00e4chsten Jahrzehnt.  Die Aerocapture bei Jupiter und Saturn wird als langfristiges Ziel angesehen, da ihre riesigen Schwerkraftbohrungen zu sehr hohen Eintrittsgeschwindigkeiten und rauen aerothermischen Umgebungen f\u00fchren, die die Aerocapture an diesen Zielen zu einer weniger attraktiven und m\u00f6glicherweise nicht realisierbaren Option machen.[5]  Es ist jedoch m\u00f6glich, mit Aerocapture bei Titan ein Raumschiff um den Saturn einzusetzen.Table of ContentsKurze Geschichte der Luftaufnahme[edit]Vorteile der Luftaufnahme[edit]Aerocapture-Raumfahrzeugdesigns[edit]Stumpfer K\u00f6rper, starres Aeroshell-Design[edit]Aufblasbares Aeroshell-Design[edit]Trailing Ballute Design[edit]In der Praxis[edit]In der Fiktion[edit]Verwandte Methoden[edit]Software[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Kurze Geschichte der Luftaufnahme[edit]         (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Histogramm mit der Anzahl der Ver\u00f6ffentlichungen zur Luftaufnahme seit den 1960er Jahren, klassifiziert nach Zielplaneten.Aerocapture wurde seit den fr\u00fchen 1960er Jahren f\u00fcr Planetenmissionen untersucht.  Londons wegweisender Artikel \u00fcber die Verwendung aerodynamischer Man\u00f6ver zur \u00c4nderung der Ebene eines Satelliten in der Erdumlaufbahn anstelle eines Antriebsman\u00f6vers gilt als Vorl\u00e4ufer f\u00fcr das Konzept der Luftaufnahme.[6]  Das Aerocapture-Konzept wurde dann als aerodynamisches Bremsen oder \u201eAerobraking\u201c bezeichnet und von Repic et al. Als potenzielle Methode zum Einsetzen der Umlaufbahn f\u00fcr Mars- und Venus-Missionen untersucht.[7][8]  In der modernen Terminologie bezieht sich Aerobraking auf ein anderes “Aeroassist” -Man\u00f6ver und ist nicht mit Aerocapture zu verwechseln.  Cruz ‘Artikel von 1979 war der erste, der das Wort Aerocapture verwendete, und es folgten eine Reihe von Studien, die sich auf seine Anwendungen bei Mars Sample Return (SR) konzentrierten.  In den sp\u00e4ten 1980er Jahren wurde das Aeroassist Flight Experiment (AFE) konzipiert, um mithilfe einer vom Shuttle gestarteten Nutzlast die Luftaufnahme auf der Erde zu demonstrieren.  Das Projekt f\u00fchrte zu einer Reihe bedeutender Entwicklungen, einschlie\u00dflich der Leitflug-Software, wurde jedoch aufgrund von Kosten\u00fcberschreitungen abgesagt und nie geflogen.[9]  In den sp\u00e4ten 1990er Jahren wurde die Aerocapture f\u00fcr die Mars Odyssey-Mission (damals als Mars 2001 Surveyor bezeichnet) in Betracht gezogen, sp\u00e4ter jedoch aus Kostengr\u00fcnden und aufgrund des Erbes anderer Mars-Missionen zugunsten des Aerobraking eingestellt.[10]  In den fr\u00fchen 2000er Jahren wurde Aerocapture vom NASA-Programm f\u00fcr In-Space Propulsion Technology (ISPT) als Schwerpunktbereich identifiziert.  Im Rahmen dieses Projekts wurde ein multizentrisches Aerocapture Systems Analysis Team (ASAT) zusammengestellt, um Referenz-Aerocapture-Missionen an verschiedenen Zielen des Sonnensystems zu definieren und alle technologischen L\u00fccken zu identifizieren, die vor der Implementierung eines Flugprojekts geschlossen werden m\u00fcssen.  Das ASAT-Team unter der Leitung von Mary Kae Lockwood vom NASA Langley Research Center untersuchte detailliert Aerocapture-Missionskonzepte f\u00fcr Venus, Mars, Titan und Neptun.[11]  Seit 2016 besteht ein erneutes Interesse an Aerocapture, insbesondere im Hinblick auf die Einf\u00fchrung kleiner Satellitenbahnen auf Venus und Mars.[12]  und Flaggschiff-Missionen nach Uranus und Neptun im kommenden Jahrzehnt.[13]Vorteile der Luftaufnahme[edit]NASA-Technologen entwickeln Wege, um Roboter-Raumfahrzeuge in langlebigen wissenschaftlichen Umlaufbahnen um entfernte Ziele des Sonnensystems zu platzieren, ohne dass schwere Treibstoffladungen erforderlich sind, deren Fahrzeugleistung, Einsatzdauer und Masse f\u00fcr wissenschaftliche Nutzlasten historisch begrenzt sind.Eine Studie zeigte, dass die Verwendung von Aerocapture gegen\u00fcber der n\u00e4chstbesten Methode (Verbrennung von Treibmittel und Aerobraking) eine signifikante Erh\u00f6hung der wissenschaftlichen Nutzlast f\u00fcr Missionen von Venus (79% Anstieg) bis Titan (280% Anstieg) und Neptun (832% Anstieg) erm\u00f6glichen w\u00fcrde. .  Dar\u00fcber hinaus zeigte die Studie, dass die Verwendung der Aerocapture-Technologie wissenschaftlich n\u00fctzliche Missionen zu Jupiter und Saturn erm\u00f6glichen k\u00f6nnte.[14]Die Aerocapture-Technologie wurde auch f\u00fcr den Einsatz in bemannten Mars-Missionen evaluiert und bietet erhebliche Massenvorteile.  F\u00fcr diese Anwendung muss die Flugbahn jedoch eingeschr\u00e4nkt werden, um \u00fcberm\u00e4\u00dfige Verz\u00f6gerungsbelastungen f\u00fcr die Besatzung zu vermeiden.[15][16]  Obwohl es \u00e4hnliche Einschr\u00e4nkungen f\u00fcr die Flugbahn von Robotermissionen gibt, sind die menschlichen Grenzen typischerweise strenger, insbesondere angesichts der Auswirkungen einer l\u00e4ngeren Mikrogravitation auf Beschleunigungstoleranzen.Aerocapture-Raumfahrzeugdesigns[edit]Das Aerocapture-Man\u00f6ver kann mit drei Grundtypen von Systemen durchgef\u00fchrt werden.  Das Raumfahrzeug kann von einer Struktur umgeben sein, die mit W\u00e4rmeschutzmaterial bedeckt ist, das auch als starres Aeroshell-Design bekannt ist.  In \u00e4hnlicher Weise besteht eine weitere Option darin, dass das Fahrzeug eine Aerocapture-Vorrichtung wie einen aufblasbaren Hitzeschild einsetzt, der als aufblasbare Aeroshell-Konstruktion bekannt ist.  Die dritte wichtige Konstruktionsoption ist ein aufblasbarer, nachlaufender Ballut – eine Kombination aus Ballon und Fallschirm aus d\u00fcnnem, haltbarem Material, das nach dem Einsatz im Vakuum des Weltraums hinter dem Fahrzeug gezogen wird.Stumpfer K\u00f6rper, starres Aeroshell-Design[edit]Das starre Aeroshell-System mit stumpfem K\u00f6rper umh\u00fcllt ein Raumschiff in einer Schutzh\u00fclle.  Diese Schale wirkt als aerodynamische Oberfl\u00e4che, bietet Auftrieb und Luftwiderstand und sch\u00fctzt vor der intensiven Erw\u00e4rmung, die w\u00e4hrend des atmosph\u00e4rischen Hochgeschwindigkeitsfluges auftritt.  Sobald das Raumschiff in die Umlaufbahn gebracht wurde, wird die Aeroshell abgeworfen.Die NASA hat in der Vergangenheit stumpfe Aeroshell-Systeme f\u00fcr atmosph\u00e4rische Eintrittsmissionen verwendet.  Das j\u00fcngste Beispiel sind die Mars Exploration Rovers, Spirit and Opportunity, die im Juni und Juli 2003 gestartet und im Januar 2004 auf der Marsoberfl\u00e4che gelandet sind. Ein weiteres Beispiel ist das Apollo Command Module.  Das Modul wurde f\u00fcr sechs unbemannte Raumfl\u00fcge von Februar 1966 bis April 1968 und elf bemannte Missionen von Apollo 7 im Oktober 1968 bis zur letzten bemannten Apollo 17-Mondmission im Dezember 1972 verwendet. Aufgrund seines umfangreichen Erbes ist das Design des Aeroshell-Systems gut bekannt .  Die Anpassung der Aeroshell vom atmosph\u00e4rischen Eintritt an die Aerocapture erfordert eine missionsspezifische Anpassung des W\u00e4rmeschutzmaterials an die unterschiedlichen Heizumgebungen der Aerocapture.  Auch Hochtemperaturklebstoffe und leichte Hochtemperaturstrukturen sind erw\u00fcnscht, um die Masse des Aerocapture-Systems zu minimieren.[1]Aufblasbares Aeroshell-Design[edit]Das aufblasbare Aeroshell-Design \u00e4hnelt stark dem Aeroshell- oder stumpfen K\u00f6rperdesign.  Die aufblasbare Aeroshell wird oft als Hybridsystem mit einem starren Objektivrevolver und einem aufgeblasenen, angebrachten Verz\u00f6gerer bezeichnet, um die Widerstandsfl\u00e4che zu vergr\u00f6\u00dfern.  Unmittelbar vor dem Eintritt in die Atmosph\u00e4re erstreckt sich die aufblasbare Aeroshell von einer starren Nasenkappe und bietet eine gr\u00f6\u00dfere Oberfl\u00e4che, um das Raumschiff zu verlangsamen.  Das aufblasbare Aeroshell-Design besteht aus D\u00fcnnschichtmaterial und ist mit einem Keramiktuch verst\u00e4rkt. Es bietet viele der gleichen Vorteile und Funktionen wie das Design von nachlaufenden Balluten.  Die aufblasbare Aeroshell ist zwar nicht so gro\u00df wie die nachlaufende Ballute, aber ungef\u00e4hr dreimal so gro\u00df wie das starre Aeroshell-System und f\u00fchrt das Aerocapture-Man\u00f6ver h\u00f6her in der Atmosph\u00e4re aus, wodurch die Heizlasten reduziert werden.  Da das System aufblasbar ist, ist das Raumfahrzeug w\u00e4hrend des Starts und der Kreuzfahrt nicht eingeschlossen, was mehr Flexibilit\u00e4t bei der Konstruktion und dem Betrieb des Raumfahrzeugs erm\u00f6glicht.[1]Trailing Ballute Design[edit]Eine der prim\u00e4ren aufblasbaren Verz\u00f6gerungstechnologien ist eine nachlaufende Ballutenkonfiguration.  Das Design besteht aus einem torusf\u00f6rmigen oder donutf\u00f6rmigen Verz\u00f6gerer aus einem leichten D\u00fcnnschichtmaterial.  Der Ballut ist viel gr\u00f6\u00dfer als das Raumschiff und wird wie ein Fallschirm hinter dem Fahrzeug gezogen, um das Fahrzeug zu verlangsamen.  Das “nachlaufende” Design erm\u00f6glicht auch ein einfaches Abnehmen nach Abschluss des Aerocapture-Man\u00f6vers.  Das Design des nachlaufenden Balluts hat Leistungsvorteile gegen\u00fcber dem starren Aeroshell-Design, z. B. die Gr\u00f6\u00dfe und Form des Raumfahrzeugs nicht einzuschr\u00e4nken und das Fahrzeug einer viel geringeren aerodynamischen und thermischen Belastung auszusetzen.  Da der nachlaufende Ballut viel gr\u00f6\u00dfer als das Raumfahrzeug ist, erfolgt die Luftaufnahme hoch in der Atmosph\u00e4re, in der viel weniger W\u00e4rme erzeugt wird.  Der Ballut nimmt die meisten aerodynamischen Kr\u00e4fte und W\u00e4rme auf und erm\u00f6glicht so die Verwendung eines minimalen W\u00e4rmeschutzes um das Raumfahrzeug.  Einer der Hauptvorteile der Ballutenkonfiguration ist die Masse.  Wenn die starre Aeroshell 30\u201340% der Masse eines Raumfahrzeugs ausmacht, kann der Ballutmassenanteil nur 8\u201312% betragen, wodurch Masse f\u00fcr mehr wissenschaftliche Nutzlast gespart wird.[1]In der Praxis[edit]Aerocapture wurde noch nicht auf einer Planetenmission ausprobiert, aber der Wiedereintrittssprung von Zond 6 und Zond 7 nach der R\u00fcckkehr des Mondes waren Aerocapture-Man\u00f6ver, da sie eine hyperbolische Umlaufbahn in eine elliptische Umlaufbahn verwandelten.  Da bei diesen Missionen nach der Luftaufnahme kein Versuch unternommen wurde, das Perig\u00e4um anzuheben, kreuzte die resultierende Umlaufbahn immer noch die Atmosph\u00e4re, und beim n\u00e4chsten Perig\u00e4um trat ein Wiedereintritt auf.Aerocapture war urspr\u00fcnglich f\u00fcr den Mars Odyssey Orbiter geplant.[17]  sp\u00e4ter jedoch aus Kostengr\u00fcnden und aus Gr\u00fcnden der Gemeinsamkeit mit anderen Missionen auf Aerobraking umgestellt.[18]Aerocapture wurde vorgeschlagen und auf die Ankunft am Saturnmond Titan analysiert.[19]In der Fiktion[edit]Aerocapture in der Fiktion kann in Arthur C. Clarkes Roman gelesen werden 2010: Odyssey Two, In diesem Fall nutzen zwei Raumschiffe (ein russischer und ein chinesischer) die Luftaufnahme in Jupiters Atmosph\u00e4re, um ihre \u00fcbersch\u00fcssige Geschwindigkeit zu verlieren und sich f\u00fcr die Erkundung von Jupiters Satelliten zu positionieren.  Dies kann als Spezialeffekt in der Filmversion angesehen werden, in der nur ein russisches Raumschiff einer Luftaufnahme unterzogen wird (im Film f\u00e4lschlicherweise Aerobraking genannt).Spieler des Videospiels Kerbal Raumfahrtprogramm Verwenden Sie h\u00e4ufig Aerocapture, wenn Sie die Satelliten von Jool erkunden (einem Gasriesen, der als Analogon zum Jupiter dient).In der Fernsehserie Stargate Universe setzt der Autopilot des Schiffs Destiny eine Luftaufnahme in der Atmosph\u00e4re eines Gasriesen am Rande eines Sternensystems ein.  Dadurch wird das Schiff direkt in den Stern in der Mitte des Systems geleitet.Verwandte Methoden[edit]Aerocapture ist Teil einer Familie von “Aeroassist” -Technologien, die von der NASA f\u00fcr wissenschaftliche Missionen zu jedem Planetenk\u00f6rper mit einer nennenswerten Atmosph\u00e4re entwickelt wurden.  Diese Ziele k\u00f6nnten Mars, Venus und Saturnmond Titan sowie die \u00e4u\u00dferen Planeten sein.Aerobraking ist ein weiteres Aeroassist-Man\u00f6ver, das einige \u00c4hnlichkeiten, aber auch einige wichtige Unterschiede zur Aerocapture aufweist.  W\u00e4hrend Aerocapture zum Einf\u00fchren eines Raumfahrzeugs in die Umlaufbahn von einer hyperbolischen Flugbahn verwendet wird, wird Aerobraking zum Reduzieren der Apoapsis eines Raumfahrzeugs verwendet, das sich bereits in der Umlaufbahn befindet.Vergleich von Aerocapture und AerobrakingAerocaptureAerobrakingStartbahnInterplanetarischHohe UmlaufbahnDie Atmosph\u00e4re geht \u00fcber die Dauer1 \u00fcber Stunden bis Tage100\u2013400 \u00fcber Wochen bis MonateTiefe des atmosph\u00e4rischen EintrittsRelativ dichte mittlere Atmosph\u00e4reSp\u00e4rliche \u00e4u\u00dfere Atmosph\u00e4reHardware-AnforderungenSchwerer HitzeschildKein HitzeschildEiner der Hauptvorteile der Verwendung einer Aerocapture-Technik gegen\u00fcber einer Aerobraking-Technik besteht darin, dass Missionskonzepte f\u00fcr die menschliche Raumfahrt aufgrund des schnellen \u00dcbergangs in die gew\u00fcnschte Umlaufbahn erm\u00f6glicht werden, wodurch die L\u00e4nge der Mission um Monate verk\u00fcrzt wird.[remove or clarification needed]Software[edit]Aerocapture Mission Analysis Tool (AMAT) Bietet eine schnelle Missionsanalyse f\u00fcr Aerocapture- und Entry-, Descent- und Landing-Missionskonzepte (EDL) f\u00fcr atmosph\u00e4rentragende Ziele im Sonnensystem.Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ ein b c d NASAfacts, “Aerocapture Technology”. https:\/\/spaceflightsystems.grc.nasa.gov\/SSPO\/FactSheets\/ACAP%20Fact%20Sheet.pdf.  12. 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