Techniklexikon

Bahngeschwindigkeit

1) Mechanik: Betrag der Geschwindigkeit.

2) Luft- und Raumfahrttechnik: die Geschwindigkeit eines Flugzeugs oder Raumflugkörpers auf seiner Flugbahn. Im Normalfall nimmt die Bahngeschwindigkeit eines Flugkörpers während der Antriebsphase ständig zu und erreicht mit dem Brennschluss ihren Höchstwert. Für Raumschiffe ist die von der letzten Antriebsstufe erreichte Bahngeschwindigkeit auch gleichzeitig ihre Endgeschwindigkeit. Im engeren Sinn ist die Bahngeschwindigkeit eines Raumflugkörpers die Geschwindigkeit relativ zu dem Himmelskörper, von dem diese Bahn ausgeht (in der Regel die Erde). Bewegt sich der Flugkörper dabei in einer geschlossenen Bahn um das Gravitationszentrum des jeweiligen Himmelskörpers, so wird seine Bahngeschwindigkeit _k zur Umlaufgeschwindigkeit, die nur im Fall einer idealen Kreisbahn konstant ist und nach folgender Formel berechnet werden kann:

.

Dabei ist G die Gravitationskonstante, m₀ die Masse des Himmelskörpers, g₀ die mittlere Fallbeschleunigung an der Erdoberfläche, r₀ der Radius des Himmelskörpers und h die Höhe der Bahn über dessen Oberfläche. Die Umlaufgeschwindigkeit elliptischer Bahnen erhält man aus dem zweiten Keplerschen Gesetz.

Damit ein Raumflugkörper in eine Kreisbahn um die Erde einschwenken kann, beträgt der theoretische Antriebsbedarf etwa 7,912km/s. Er wird daher als Minimumkreisbahn-Geschwindigkeit oder auch erste kosmische Geschwindigkeit bezeichnet. Soll dagegen eine Raumsonde den Einflussbereich der Erde vollständig verlassen, so muss ihre Bahngeschwindigkeit im sog. Brennschlusspunkt mindestens um den Faktor  über der dort gültigen Kreisbahngeschwindigkeit liegen. Für eine Minimumkreisbahn um die Erde ergibt sich damit ein Mindestwert von 11,189km/s, der als Flucht- oder Entweichgeschwindigkeit bzw. als  zweite Kosmische Geschwindigkeit bezeichnet wird. Soll eine Raumsonde das Sonnensystem ganz verlassen, muss sie auf die solare Fluchtgeschwindigkeit (dritte Kosmische Geschwindigkeit) beschleunigt werden, die etwa 42,1km/s beträgt.