Warum gibt es bei manchen Weltraumstarts eine „Coasting“-Phase?

Es schadet nicht, eine ausgebrannte Phase am Laufen zu halten, bis es Zeit ist, mit der nächsten Phase zu beginnen. In der Tat kann es das gesamte Start-Delta V verbessern, wenn es bis kurz vor der Zündung der nächsten Stufe angebracht bleibt.

Die Trennung der Stufe drei erfolgte in einer Höhe von 184 km. Da oben ist noch Luft. Es ist nicht sehr dichte Luft, aber für ein Fahrzeug, das nahe an der Umlaufgeschwindigkeit fährt, wird das Fahrzeug einen anständigen Luftwiderstand haben. Die Widerstandsbeschleunigung ist proportional zum Widerstandsquerschnitt und umgekehrt proportional zur Masse.

Da Raketen ein Anstellwinkelprofil von Null fliegen, erhöht diese ausgebrannte Stufe den Widerstandsquerschnitt nicht wesentlich. Wenn es befestigt bleibt, erhöht sich offensichtlich die Masse im Vergleich zu der des Fahrzeugs ohne diese Stufe. Wenn die Bühne befestigt bleibt, wird die Verzögerung aufgrund des Luftwiderstands verringert.

Die Freilaufphase dient sicherlich dazu, eine Gravity Turn durchzuführen .

Es handelt sich um eine Trajektorienoptimierung, die die Schwerkraft nutzt, um das Fahrzeug auf die gewünschte Trajektorie zu lenken. ... der Schub wird nicht verwendet, um die Richtung des Schiffes zu ändern, also wird mehr davon verwendet, um das Fahrzeug in die Umlaufbahn zu beschleunigen.

Sobald das Fahrzeug in den richtigen Winkel gerollt ist, findet die P4-Zündung statt, die die Reise in den Orbit abschließt.

Weitere relevante Informationen aus Wikipedia zur Ausrollzeit (Hervorhebung hinzugefügt):

Wenn die Rakete keinen Schub erzeugen würde, wäre die Flugbahn eine einfache Ellipse wie ein geworfener Ball (es ist ein häufiger Fehler zu glauben, es sei eine Parabel: Dies ist nur wahr, wenn Sie bedenken, dass die Erde flach ist und die Schwerkraft immer auf dieselbe zeigt Richtung, was für kurze Distanzen eine gute Annäherung ist), sich abflacht und dann wieder auf den Boden fällt. Die Rakete erzeugt jedoch Schub, und anstatt sich abzuflachen und dann wieder abzusinken, hat sie zu dem Zeitpunkt, an dem die Rakete abflacht, genügend Höhe und Geschwindigkeit gewonnen, um sie in eine stabile Umlaufbahn zu bringen.

Wenn es sich bei der Rakete um ein mehrstufiges System handelt, bei dem die Stufen nacheinander abgefeuert werden , kann es sein, dass der Aufstiegsbrand der Rakete nicht kontinuierlich ist . Offensichtlich muss zwischen jeder aufeinanderfolgenden Stufe etwas Zeit für die Stufentrennung und die Triebwerkszündung eingeräumt werden, aber einige Raketendesigns erfordern eine zusätzliche Freiflugzeit zwischen den Stufen. Dies ist besonders nützlich bei Raketen mit sehr hohem Schub, bei denen der Rakete bei kontinuierlichem Zünden der Triebwerke der Treibstoff ausgehen würde, bevor sie sich einpendelt und eine stabile Umlaufbahn über der Atmosphäre erreicht.Die Technik ist auch nützlich, wenn Sie von einem Planeten mit einer dicken Atmosphäre wie der Erde starten. Da die Schwerkraft die Flugbahn während des freien Flugs dreht, kann die Rakete einen kleineren anfänglichen Neigungswinkel verwenden, was ihr eine höhere vertikale Geschwindigkeit verleiht und sie schneller aus der Atmosphäre entfernt. Dies reduziert sowohl den Luftwiderstand als auch die aerodynamische Belastung während des Starts. Später während des Fluges gleitet die Rakete zwischen den Stufenzündungen aus, wodurch sie sich über der Atmosphäre einpendeln kann. Wenn das Triebwerk bei einem Anstellwinkel von null erneut zündet, beschleunigt der Schub das Schiff horizontal und bringt es in die Umlaufbahn.

Jeder Raketenflug beinhaltet ein Brennen in seiner endgültigen Orbitalposition. Wenn Sie in eine Umlaufbahn von 500 km einfliegen möchten, wird Ihr Motor bei 500 km abgeschaltet. Das Profil zeigt, dass es fast 19 Minuten braucht, um die Höhe zu erreichen, aber die Raketenbrennzeiten summieren sich nur auf 15 Minuten. Sie können es nicht auf magische Weise in 15 Minuten dorthin bringen, weil Sie keinen zusätzlichen Treibstoff haben. Die Motoren müssen also 4 Minuten stillstehen. Sie können dies entweder durch Neustarten eines Motors oder durch Verzögern der Zündung eines Motors erreichen.

Dies geschieht eher durch einen kleinen Motor, der für die Endverbrennung verwendet wird (zum Beispiel hat das Shuttle den Haupttank abgeworfen und seine orbitalen Manövriermotoren für die Endverbrennung verwendet), aber in diesem Fall war es offensichtlich sinnvoller, die 4. Stufe zu verwenden.

Kerbal Space Program, das Videospiel, lehrt uns, dass es am effektivsten ist, an der Apoapsis (höchster Punkt der Umlaufbahn) zu stoßen, um unsere Periapsis (tiefster Punkt der Umlaufbahn) zu erhöhen. Wenn Sie darauf warten, die nächste Stufe zu feuern, wird der Treibstoff besser genutzt. Beachten Sie, dass Sie die gesamte Kraft beim Apoapsis anwenden möchten, also sollten Sie davor und danach ein wenig brennen, da es sich beim Stoßen um ein sich bewegendes Ziel handelt.

Das Ausrollen, um weiter aus der Atmosphäre herauszukommen, kann auch die Effizienz einiger Motoren erhöhen, da sie im Vakuum im Vergleich zu einer Atmosphäre einen höheren spezifischen Impuls haben.

Die anderen Antworten weisen auch darauf hin, dass es hilft, die Verzögerung aufgrund des Luftwiderstands zu minimieren, um leere Stufen und ihre Masse beim Aufstieg zu hinterlassen.

Einige "Segelphasen" sind dazu bestimmt, die aerodynamischen Belastungen auf das Raumfahrzeug zu begrenzen. Das US-Spaceshuttle ist ein Beispiel dafür. Nach etwa 26 Sekunden werden die Haupttriebwerke für die nächsten 34 Sekunden gedrosselt. In Wirklichkeit wird dies als "Thrust Bucket" bezeichnet.

Während dies keine echte „Küstenphase“ ist, weil die Feststoffraketen-Booster noch brennen, ist es in gewissem Sinne eine „Küste“, weil Sie versuchen, die Beschleunigung zu begrenzen, um Hitze und aerodynamische Belastungen des Raumfahrzeugs zu reduzieren.

Während andere Antworten hier Ihren speziellen Anwendungsfall für das Ausrollen genau beschreiben, stellt diese Antwort fest, dass es andere Gründe für die allgemeine Frage „Warum gibt es bei einigen Weltraumstarts eine ‚Ausrollphase‘“ zum Nutzen zukünftiger Besucher gibt.

Dank an TildalWave für diese Referenz und die Benennung/Klärung dessen, was ich vorhatte.

Ein Grund, am Ball zu bleiben und sich zurückzuziehen, besteht darin, die untere Stufe ihren Burnout beenden zu lassen. Einer der frühen SpaceX-Starttests schlug fehl, weil sie sich zu früh trennten. Nach der Trennung trat noch Restkraftstoff aus der Düse aus und die erste Stufe stieß mit der zweiten Stufe zusammen. Also verlängerten sie beim nächsten Start die angehängte Ausrollzeit, um sicherzustellen, dass die erste Stufe vor der Trennung beendet war.