Höhenforschungsrakete -Sounding rocket

Eine Höhenforschungsrakete oder Raketensonde , manchmal auch Forschungsrakete oder suborbitale Rakete genannt , ist eine instrumententragende Rakete, die während ihres suborbitalen Fluges Messungen durchführen und wissenschaftliche Experimente durchführen soll. Die Raketen werden verwendet, um Instrumente in einer Höhe von 48 bis 145 km (30 bis 90 Meilen) über der Erdoberfläche zu starten, der Höhe im Allgemeinen zwischen Wetterballons und Satelliten ; Die maximale Höhe für Ballons beträgt etwa 40 km (25 Meilen) und die minimale Höhe für Satelliten etwa 121 km (75 Meilen). Bestimmte Höhenforschungsraketen haben ein Apogäum zwischen 1.000 und 1.500 km (620 und 930 Meilen), wie die Black Brant X und XII , was das höchste Apogäum ihrer Klasse ist. Höhenforschungsraketen verwenden häufig überzählige Raketenmotoren des Militärs. Die NASA fliegt routinemäßig den mit Terrier Mk 70 verstärkten Improved Orion und hebt Nutzlasten von 270–450 kg (600–1.000 Pfund) in die exoatmosphärische Region zwischen 97 und 201 km (60 und 125 Meilen).

Etymologie

Der Ursprung des Begriffs stammt aus dem nautischen Vokabular zu Sound , was bedeutet, eine beschwerte Leine von einem Schiff ins Wasser zu werfen, um die Wassertiefe zu messen. Der Begriff selbst hat seine etymologischen Wurzeln im romanischen Wort für Sonde , von dem es Substantive sonda und sonde und Verben wie sondear gibt , was "eine Umfrage oder Umfrage durchführen" bedeutet. Sondieren im Raketenkontext ist gleichbedeutend mit "Messen".

Design

Beispielnutzlasten für Höhenforschungsraketen

Die Grundelemente einer Höhenforschungsrakete sind ein Feststoffraketenmotor und eine wissenschaftliche Nutzlast . Größere Raketen in größerer Höhe haben zwei bis drei Stufen , um die Effizienz und Nutzlastfähigkeit zu erhöhen. Der Freifallteil des Fluges ist eine elliptische Flugbahn mit vertikaler Hauptachse , die es der Nutzlast ermöglicht, in der Nähe ihres Apogäums zu schweben . Die durchschnittliche Flugzeit beträgt weniger als 30 Minuten; in der Regel zwischen fünf und 20 Minuten. Die Rakete verbraucht ihren Treibstoff in der ersten Stufe des aufsteigenden Teils des Fluges, trennt sich dann und fällt weg, wobei die Nutzlast den Bogen vollendet und unter einem Fallschirm zum Boden zurückkehrt .

Vorteile

Höhenforschungsraketen sind für einige Forschungszwecke aufgrund ihrer geringen Kosten, ihrer kurzen Vorlaufzeit (manchmal weniger als sechs Monate) und ihrer Fähigkeit, Forschung in Bereichen durchzuführen, die weder für Ballons noch für Satelliten zugänglich sind, von Vorteil. Sie werden auch als Prüfstände für Ausrüstung verwendet, die in teureren und riskanteren orbitalen Raumfahrtmissionen verwendet wird . Die geringere Größe einer Höhenforschungsrakete ermöglicht auch den Start von temporären Standorten, wodurch Feldstudien an abgelegenen Orten und sogar mitten auf dem Ozean möglich sind, wenn sie von einem Schiff aus abgefeuert werden.

Anwendungen

Meteorologie

Ein Loki-Dart (Vordergrund), ausgestellt im Raketengarten der White Sands Missile Range .

Wetterbeobachtungen bis zu einer Höhe von 75 km werden mit Raketensonden durchgeführt , einer Art Höhenforschungsrakete für Atmosphärenbeobachtungen , die aus einer Rakete und einer Radiosonde besteht . Die Sonde zeichnet während des Fluges Daten zu Temperatur , Feuchtigkeit , Windgeschwindigkeit und -richtung, Windscherung , atmosphärischem Druck und Luftdichte auf. Positionsdaten ( Höhe und Breite / Länge ) können ebenfalls aufgezeichnet werden.

Gebräuchliche meteorologische Raketen sind Loki und Super Loki , typischerweise 3,7 m hoch und angetrieben von einem Festbrennstoff-Raketentriebwerk mit 10 cm Durchmesser . Das Raketentriebwerk trennt sich in einer Höhe von 1500 m und der Rest der Raketensonde gleitet zum Apogäum (höchster Punkt). Dieser kann auf eine Höhe von 20 km bis 113 km eingestellt werden.

Forschung

Höhenforschungsraketen werden üblicherweise verwendet für:

  • Forschung in der Aeronomie , der Untersuchung der oberen Atmosphäre , die dieses Werkzeug für In-situ -Messungen in der oberen Atmosphäre benötigt
  • Ultraviolett- und Röntgenastronomie , die es erfordern, über dem Großteil der Erdatmosphäre zu sein
  • Mikrogravitationsforschung , die von einigen Minuten Schwerelosigkeit auf Raketen profitiert, die in Höhen von einigen hundert Kilometern gestartet werden
  • Die Fernerkundung von Erdressourcen verwendet Höhenforschungsraketen, um eine im Wesentlichen sofortige synoptische Ansicht des zu beobachtenden geografischen Gebiets zu erhalten.

Doppelnutzung

Aufgrund der hohen militärischen Relevanz der Technologie ballistischer Flugkörper besteht seit jeher eine enge Verwandtschaft zwischen Höhenforschungsraketen und militärischen Flugkörpern. Es handelt sich um eine typische Dual-Use-Technologie , die sowohl für zivile als auch für militärische Zwecke eingesetzt werden kann. Während des Kalten Krieges hat die Bundesrepublik Deutschland zu diesem Thema mit Ländern zusammengearbeitet, die damals den Atomwaffensperrvertrag nicht unterzeichnet hatten, wie Brasilien, Argentinien und Indien . Im Zuge von Untersuchungen der deutschen Friedensbewegung wurde diese Kooperation 1983 von einer Gruppe von Physikern aufgedeckt. Die damit in Gang gesetzte internationale Diskussion führte zur Entwicklung des Missile Technology Control Regime (MTCR) auf Ebene der G7 Zustände. Seitdem werden im Rahmen des MTCR Listen von technologischen Geräten erstellt, deren Ausfuhr strengen Kontrollen unterliegt.

Operatoren und Programme

  • Das Andøya Space Center in Norwegen betreibt zwei Startplätze für Höhenforschungsraketen, einen auf Andøya und einen auf Svalbard. Startet seit 1962 Höhenforschungsraketen.
  • Poker Flat Research Range gehört der University of Alaska Fairbanks .
  • Das britische Skylark-Höhenforschungsraketenprogramm begann 1955 und wurde von 1957 bis 2005 für 441 Starts verwendet. Skylark 12 konnte ab 1976 200 Kilogramm (440 lb) auf 575 Kilometer (357 Meilen) Höhe heben.
  • Das VSSC der ISRO entwickelte ab 1967 die Rohini- Höhenforschungsraketenserie, die Höhen von 500 km erreichte
  • Delft Aerospace Rocket Engineering von der Technischen Universität Delft betreibt das Stratos-Forschungsraketenprogramm, das 2015 21,5 km erreichte.
  • Das Australian Space Research Institute ( ASRI ) betreibt ein Small Sounding Rocket Program ( SSRP ) für den Start von Nutzlasten (meistens für Bildungszwecke) in Höhen von etwa 7 km
  • Das Indian Institute of Space Science and Technology (IIST) startete im Mai 2012 eine Höhenforschungsrakete (Vyom), die eine Höhe von 15 km erreichte. Vyom Mk-II befindet sich in der Konzeptionsphase mit dem Ziel, 70 km Höhe mit 20 kg Nutzlastkapazität zu erreichen.
  • Die University of Queensland betreibt im Rahmen ihrer HyShot- Hyperschallforschung Terrier-Orion-Höhenforschungsraketen (die Höhen von über 300 km erreichen können).
  • Die iranische Raumfahrtbehörde hat im Februar 2007 ihre erste Höhenforschungsrakete betrieben
  • UP Aerospace betreibt die Höhenforschungsrakete SpaceLoft XL , die Höhen von 225 km erreichen kann
  • TEXUS und MiniTEXUS, deutsche Raketenprogramme bei Esrange für Mikrogravitationsforschungsprogramme des DLR und der ESA
  • Astrium betreibt kommerzielle Missionen mit Höhenforschungsraketen als Hauptauftragnehmer der ESA oder des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).
  • MASER , schwedisches Raketenprogramm bei Esrange für ESA- Forschungsprogramme zur Mikrogravitation
  • MAXUS , deutsch-schwedisches Raketenprogramm bei Esrange für Mikrogravitationsforschungsprogramme der ESA
  • Die pakistanische SUPARCO startete von 1962 bis 1971 eine Rehbar-Serie von Höhenforschungsraketen. Insgesamt wurden 200 Raketen gestartet.
  • REXUS , deutsch-schwedisches Raketenprogramm bei Esrange für Studentenexperimentprogramme des DLR und der ESA
  • Das NASA Sounding Rocket Program
  • Die JAXA betreibt die Höhenforschungsraketen der S-Serie : S-310 / S-520 / SS-520.
  • Das US-amerikanische / neuseeländische Unternehmen Rocket Lab hat die hochgradig anpassungsfähige Ātea-Serie von Höhenforschungsraketen entwickelt, um Nutzlasten von 5–70 kg in Höhen von 250 km oder mehr zu befördern
  • Die Meteor- Raketen wurden zwischen 1963 und 1974 in Polen gebaut .
  • Die Rakete Kartika I wurde 1964 von LAPAN in Indonesien gebaut und gestartet und war damit nach denen aus Japan und Pakistan die dritte Höhenforschungsrakete in Asien.
  • Die Sowjetunion entwickelte ein umfangreiches Programm mit Raketen wie der M-100 , der am häufigsten verwendeten aller Zeiten; sein Nachfolger durch seinen Nachfolgestaat Russland ist der MR-20 und später der MR-30.
  • Brasilien startet seit 1965 seine eigenen Höhenforschungsraketen. Die größte und aktuellste Raketenfamilie ist die Sonda , die die F&E-Basis für Brasiliens bald zu startenden VLS-Satellitenwerfer bildet. Andere Raketen sind die VSB-30
  • Die Paulet I- Rakete wurde 2006 in Peru von der Nationalen Kommission für Luft- und Raumfahrtforschung und -entwicklung (CONIDA) gebaut und gestartet und war damit die erste Höhenforschungsrakete des Landes und die dritte Rakete in Südamerika nach denen aus Brasilien und Argentinien.
  • Die Experimental Sounding Rocket Association (ESRA) ist eine gemeinnützige Organisation mit Sitz in den Vereinigten Staaten , die seit 2006 die Intercollegiate Rocket Engineering Competition (IREC) betreibt.
  • ONERA in Frankreich startete eine Höhenforschungsrakete namens Titus. Sie wurde zur Beobachtung der totalen Sonnenfinsternis in Argentinien am 12. November 1966 entwickelt. Die Titus war eine zweistufige Rakete mit einer Länge von 11,5 m, einem Startgewicht von 3,4 Tonnen und einem Durchmesser von 56 cm. Es erreichte eine maximale Höhe von 270 Kilometern. Die Titus wurde während der Sonnenfinsternis in Zusammenarbeit mit der argentinischen Raumfahrtbehörde CNIE zweimal in Las Palmas, Chaco, gestartet.
  • Die Mobile Raketenbasis ( DLR MORABA ) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt entwickelt, baut und betreibt eine Vielzahl von Höhenforschungsraketentypen und Spezialfahrzeugen zur Unterstützung nationaler und internationaler Forschungsprogramme.
  • Interstellar Technologies ist ein japanisches Unternehmen, das die experimentelle Höhenforschungsrakete MOMO entwickelt.

Siehe auch

Verweise

Externe Links