Laut dem ESA-Film „ Sojus Rendezvous und Andocken erklärt “ verwendet Sojus einen bi-elliptischen Transfer , um sich von der Phasenumlaufbahn in die ISS-Umlaufbahn zu bewegen.
Warum wird diese komplexere Übertragung anstelle einer Hohmann-Übertragung verwendet ?
Zunächst einmal sind Hohmann-Transfers eine Fiktion. Eine sehr nützliche Fiktion, aber dennoch eine Fiktion. Hohmann-Transfers dienen zum Übertragen von einer perfekt kreisförmigen Kepler-Umlaufbahn um einen Planeten (oder Stern) mit einer perfekt sphärischen Massenverteilung auf eine andere perfekt kreisförmige Kepler-Umlaufbahn. Es gibt keine perfekt kreisförmige Keplerbahn. Umlaufbahnen haben immer eine gewisse Exzentrizität, und es gibt immer störende Gravitationskörper. Außerdem hat die Erde keine kugelförmige Massenverteilung; es hat vor allem eine äquatoriale Ausbuchtung. Dies allein ruiniert ziemlich die Idee eines Hohmann-Transfers in einer erdnahen Umlaufbahn.
Ein weiteres Problem bei Hohmann-Transfers besteht darin, dass sie zwar (theoretisch) großartig für den Transfer in eine andere Umlaufbahn sind, das Rendezvous jedoch mehr erfordert, als nur die Umlaufbahn der ISS zu erreichen. Der Transfer muss zu einem genauen Zeitpunkt einen genauen Punkt auf dieser Umlaufbahn erreichen. Dies ist eine ziemlich anspruchsvolle Anforderung. Eine Hohmann-Übertragung (sofern sie existiert) müsste zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt mit sehr geringem Fehlerspielraum durchgeführt werden.
Eine Verallgemeinerung des Konzepts einer Hohmann-Übertragung ist die einer Zwei-Brenn-Übertragung. Es gibt Zielalgorithmen (Lambert-Problem), die lösen, um einen genauen Punkt im Raum zu einer genauen Zeit zu erreichen. Angenommen, die erste Verbrennung ist ein wenig daneben. Eine Korrektur nach der Hälfte des Transfers, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug das Ziel noch erreicht, kann ziemlich teuer sein. Es gibt immer wieder Korrekturverbrennungen, weil im Weltall nichts genau nach Plan läuft.
Ein Drei-Brenner-Transfer ist in Bezug auf Delta-V etwas teurer als der nicht korrigierte Zwei-Brenner-Transfer. Dieser Midpoint Burn kann jedoch viel Slop ohne große Delta-V-Strafe absorbieren. Dies ist ein Grund, diese leicht suboptimale Lösung zu bevorzugen (und sie ist nur leicht suboptimal).
Ein weiterer Grund, wie in den Kommentaren erwähnt, ist, dass die endgültige Verbrennung einer Übertragung mit zwei Verbrennungen ziemlich groß sein kann. Das Hinzufügen dieses Zwischenpunkts in Verbindung mit der Durchführung einer vollständigen Umlaufbahn anstelle einer halben Umlaufbahn kann die endgültige Verbrennung erheblich reduzieren. Die Raumstation ist ein sehr, sehr teures internationales Gut. Etwas mehr Treibstoff aufzuwenden, um die Sicherheit der ISS zu gewährleisten, ist eine lohnende Ausgabe.
Der ESA-Film ist nicht nur im Rendezvous-Teil falsch, sondern auch darin, dass der Fluchtturm NACH der Booster-Trennung getrennt wird. For details of Soyuz-ISS rendezvous see https://ac.els-cdn.com/S0094576512000914/1-s2.0-S0094576512000914-main.pdf?_tid=b6e06c3b-e4a3-45d0-b673-ae26d62e20bf&acdnat=1541585740_c7bc7567121073fd95235ad18c57d415
Hirschjäger
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