ASTRA erklärt: LEO

Low Earth Orbit

Low Earth Orbit (LEO)

Von einem “Low Earth Orbit” (kurz “LEO”) spricht man, wenn sich der Satellit auf einer niedrigen Erdumlaufbahn bewegt, etwa auf einer Höhe von 200 bis 2000 Kilometern. Zum Vergleich: Als Grenze zwischen der engeren Erdatmosphäre und Weltall wird die sogenannte “Kármán-Linie” angegeben, die ungefähr 100 Kilometer über dem Meeresspiegel liegt. Diese Definition wird jedoch vor allem dazu verwendet, um zwischen Luftfahrt und Raumfahrt zu unterscheiden. Der tatsächliche Radius der Erdatmosphäre ist wesentlich größer und sogar in über 190.000 Kilometern Entfernung finden sich noch Luftpartikel. Je mehr Luftpartikel sich in der Atmosphäre befinden, desto größer ist die Erdanziehungskraft. 

Einsatzbereiche für Low Earth Orbit Bahnen

Die ideale Position für einen Satelliten ist nahe genug an der Erdoberfläche, um eine ungestörte Kommunikation sicherstellen zu können, zugleich aber auch weit genug entfernt, um nicht von der Gravitation nach unten gezogen zu werden. Eine weitere Problematik, wenn das Objekt sich in einer zu großen Distanz zur Erde befindet, ist der sogenannte Van-Allen-Gürtel. Das ist der Strahlungsgürtel der Erde, der aus einer inneren und einer äußeren Zone besteht und sich hauptsächlich aus geladenen Teilchen zusammensetzt: Der innere Gürtel liegt etwa 700 bis 6000 Kilometer über der Erdoberfläche und besteht hauptsächlich aus Protonen, während der äußere Gürtel vor Elektronen nur so strotzt und sich 16.000 bis 58.000 Kilometer über der Erdoberfläche befindet. Diese Teilchen sind für Menschen tödlich, weshalb vor allem bemannte Raumstationen eine ausreichende Distanz zum Van-Allen-Gürtel einhalten müssen. Aus diesem Grund findet ein Großteil der Raumfahrtmissionen in einer Höhe von 400 Kilometer statt, in der der Schutz des elektromagnetischen Feldes der Erde noch gegeben ist.  

LEO-Bahnen werden vor allem für folgende Bereiche genutzt:

  • Raumfahrten 
  • Amateurfunk
  • Wettersatelliten
  • Erderkundung
  • Forschung und Technologie
  • Globale Kommunikation 

Vorteile von Low Earth Orbit Bahnen

Ein Vorteil von Satelliten auf LEO-Bahnen ist, dass sie leicht zu erreichen sind und durch ihre Position eine relativ kurze Übertragungszeit zwischen dem Satelliten oder auch anderen Raumfahrzeugen  und den Funkstationen gegeben ist. Objekte, die eine LEO-Bahn einnehmen, bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 7 Kilometern pro Sekunde und benötigen so für eine Erdumrundung etwa 100 Minuten. Dadurch kann die Erdoberfläche mehrere Male am Tag untersucht werden. Ein weiterer Vorteil von Low Earth Orbits ist, dass die Satelliten viel weniger Treibstoff benötigen, wenn Sie sich in einer niedrigeren Umlaufbahn befinden. Satelliten, die zur Informationsbeschaffung eingesetzt werden, können aus einer Entfernung, die in den LEO-Bereich fällt, bessere Ergebnisse erzielen als bei einer größeren Distanz. Das ist insbesondere bei fotografischen Aufnahmen der Erdoberfläche der Fall. 

Diese Herausforderungen gibt es bei Low Earth Orbit

Die Low Earth Orbit Position bringt auch Herausforderungen mit sich. So muss etwa einkalkuliert werden, dass die Perspektive des Objekts, das sich auf der LEO-Bahn befindet, eingegrenzt ist. Für Satelliten bedeutet dies, dass nur ein begrenzter Teil der Erdoberfläche mit Informationen versorgt werden kann. Um die gesamte Erdoberfläche mit Signalen zu versorgen, wird ein Netzwerk aus einer großen Anzahl von Satelliten benötigt, die unterschiedliche Regionen der Erde abdecken. Hinzu kommt, dass die Objekte auch von orbitalem Verfall betroffen sind – einerseits durch den Einfluss der Gravitation, andererseits durch die Kollision mit anderen Objekten, die sich im Raum befinden (wie beispielsweise Trümmer von anderen Satelliten). Aus diesem Grund werden die Satelliten regelmäßig ausgetauscht (dies kann im Abstand von wenigen Monaten bis zu maximal 3 Jahren passieren).