Niedrige Umlaufbahnen, allgemein genannt LEO (Low Earth Orbit)spielen eine entscheidende Rolle bei der Weltraumforschung und der Weltrauminfrastruktur. Sie liegen in Höhenlagen dazwischen160 km und 2.000 kmüber der Erdoberfläche.
Dieser Orbitalbereich ist dem Planeten am nächsten. Unterhalb dieser Grenze (160 km) verhindern mehrere physikalische Faktoren, dass ein Satellit eine stabile Umlaufbahn aufrechterhält. Tatsächlich wird der Luftwiderstand so stark, dass die kinetische Energie des Satelliten schnell verloren geht. Dieser Widerstand führt zu einer allmählichen Verschlechterung der Umlaufbahn, wodurch der Satellit an Höhe verliert und in dichtere Atmosphärenschichten absinkt. Dies führt letztendlich zur Zersetzung durch thermische Reibung oder zum Wiedereintritt in die Atmosphäre.
Niedrige Umlaufbahnen zwischen 160 und 2.000 km ermöglichen es Objekten im LEO, in 90 bis 120 Minuten eine vollständige Umdrehung um die Erde zu absolvieren, mit einer Umlaufgeschwindigkeit von ca7,8 km/s(oder etwa 28.000 km/h).
Aufgrund ihrer Nähe ermöglichen Satelliten mit niedriger Umlaufbahn die wiederholte Beobachtung der Erdoberfläche.
Bei LEO kann ein Satellit jeweils nur einen kleinen Teil der Erdoberfläche beobachten, sodass für eine kontinuierliche globale Abdeckung mehrere Satelliten erforderlich sind.
Nach Angaben der Union of Concerned Scientists (UCS) befanden sich im Jahr 2020 etwa 1.918 Satelliten in einer niedrigen Umlaufbahn. Seitdem ist diese Zahl erheblich gestiegen, vor allem dank Megakonstellationen von Satelliten wie Starlink (12.000 in Phase 1).
Niedrige Umlaufbahnen haben aufgrund ihrer Nähe zur Erde mehrere Vorteile, die ihnen vielfältige Anwendungen in verschiedenen technologischen, wissenschaftlichen und industriellen Bereichen ermöglichen.
Satellitenkonstellationen mit niedriger Umlaufbahn werden zunehmend zur Bereitstellung von Hochgeschwindigkeits-Telekommunikations- und Internetdiensten eingesetzt. Niedrige Umlaufbahnen sorgen im Vergleich zu geostationären Satelliten (36.000 km) für eine geringere Latenz, was für die Echtzeitkommunikation von entscheidender Bedeutung ist.
- Beispiele: Starlink, OneWeb, Telesat usw.
Satelliten mit niedriger Umlaufbahn werden häufig zur Erdüberwachung, Kartierung, Meteorologie und Umweltbeobachtung eingesetzt. Dank ihrer Nähe können sie hochauflösende Bilder der Erdoberfläche erhalten (Klimawandel, Agrarüberwachung, Naturkatastrophenmanagement usw.).
- Beispiele: Sentinel (ESA), Landsat (NASA), CloudSat (NASA), SMAP (NASA) usw.
Niedrige Umlaufbahnen werden für Militär- und Geheimdienstsatelliten genutzt, die wichtige Informationen über militärische Bewegungen, Überwachungsaktivitäten und Grenzkontrollen liefern. Ihre Nähe ermöglicht häufige Überprüfungen und verbesserte Überwachungsmöglichkeiten.
- Beispiele: Corona (USA), Zenit (Russland) usw.
Viele wissenschaftliche Instrumente und Weltraumobservatorien werden in einer niedrigen Umlaufbahn platziert, um sowohl die Erde als auch den Weltraum zu beobachten. Eine niedrige Umlaufbahn ermöglicht auch bemannte Missionen ins All.
- Beispiele: die Internationale Raumstation (ISS), Weltraumteleskope (Hubble, JWST) usw.
Die zunehmende Überlastung niedriger Umlaufbahnen durch Weltraummüll stellt Probleme für die Sicherheit von Satelliten und Missionen dar. Satelliten fangen Trümmer ein oder leiten sie zur Zerstörung in die Erdatmosphäre um.
- Beispiel: RemoveDEBRIS (ESA), ClearSpace-1 (ESA) usw.
Der Weltraumtourismus nutzt niedrige Umlaufbahnen für kurze Flüge, um die Schwerelosigkeit zu erleben.
- Beispiele: SpaceX Dragon, Blue Origin.
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