Geostationäre Transferbahn

Geostationäre Transferbahn
(1) Erde
(2) GTO
(3) GEO

Eine Geostationäre Transferbahn (auch Geotransferorbit; Abk. GTO von engl. Geostationary Transfer Orbit) ist eine Erdumlaufbahn, auf der Satelliten von Raketen ausgesetzt werden, um kurz darauf auf einer geostationären Umlaufbahn (GEO) endgültig positioniert zu werden. Der GTO besitzt jedoch in den seltensten Fällen eine Inklination von 0°, wie das für die endgültige GEO-Bahn der Fall ist.

Der Orbit hat die Form einer langgestreckten Ellipse. Einen Brennpunkt der Ellipse stellt die Erde dar. Der am weitesten von der Erde entfernte Punkt – das Apogäum – liegt in der Nähe des geostationären Orbits in 35 786 km Höhe über dem Äquator. In der Praxis wird dieser fast nie genau getroffen und einige Kilometer Abweichung sind normal. Normalerweise setzt eine Rakete den Satelliten am (oder in der Nähe des) erdnächsten Punkts (dem Perigäum) der Ellipsenbahn aus. Im einfachsten Fall feuert der Satellit sein Triebwerk (den Apogäumsmotor), nachdem er einen halben Umlauf ohne Antrieb zurückgelegt hat und macht aus dem GTO eine kreisförmige Bahn, den geostationären Orbit (GEO). Dabei wird auch die Inklination des GTO auf die 0° Inklination des GEO reduziert. Der Treibstoffverbrauch zum Einschwenken in den GEO ist deshalb umso geringer, je geringer die Inklination des GTO ist; u.a. daher sind äquatornahe Startplätze, aus denen bei entsprechendem Abflug Bahnen mit geringer Inklination resultieren, von Vorteil.

Bei Trägerraketen, die zuerst eine niedrige Parkbahn anfliegen, ist die zum GEO führende Hälfte der Geostationären Transferbahn in der Regel ein Hohmann-Transfer.

Einige Trägerraketen, die von sehr hohen geographischen Breiten aus starten, z.B. die Proton, steuern einen GTO mit sehr hohem Perigäum über mehrere Zwischenbahnen an, wobei sie die Inklination schrittweise abbauen. Dies erfolgt bei möglichst geringer Geschwindigkeit, also in möglichst großer Höhe. Andere Trägerraketen bringen den Satelliten selbst nach einem halben Umlauf im GTO durch eine Zündung der Oberstufe im Apogäum in den GEO, wobei sie die Inklination auch auf 0° reduzieren. Dabei bleibt allerdings die Oberstufe in der Nähe des GEO zurück bzw. muss auf einen Friedhofsorbit "entsorgt" werden.

Nahezu alle Satelliten, die einen Flüssigtreibstoff-Apogäumsmotor verwenden, sind heute so schwer, dass ihr Flüssigtreibstoff-Apogäumsmotor nicht stark genug ist, die Bahn bei einem einzigen Durchgang durch das Apogäum anzuheben. Deshalb wird bei mehreren Apogäumspassagen das Triebwerk jeweils gezündet und das Perigäum stückweise angehoben, bis der kreisförmige GEO erreicht ist. Eine Aufteilung der Antriebsleistung auf Oberstufe und Apogäumstriebwerk wäre technisch möglich, ist aber unüblich.

Seit Einführung der Ionentriebwerke geht man bei den damit ausgestatteten Satelliten auf sogenannte GTO+ („plus“) Transferbahnen über. In diesem Fall ist die Übergangsellipse noch viel stärker gestreckt – der Satellit schießt quasi über sein Ziel hinaus. Durch ein gezieltes Feuern der Ionentriebwerke über einige Wochen wird aus der langgestreckten Ellipse der geostationäre, kreisförmige Orbit.