Nutzlastverkleidung

Die Nutzlastverkleidung einer Delta IV Medium+ 4.2.

Eine Nutzlastverkleidung (engl. payload fairing) umgibt fast immer die Nutzlast einer Rakete und schützt diese vor externen Einwirkungen.

Aufgaben einer Nutzlastverkleidung

Die Nutzlastverkleidung einer Trägerrakete schützt die empfindlichen Satelliten oder Raumsonden auf der Startrampe vor dem Wetter (Regen, Wind, Staub etc.). Nach der Triebwerkszündung und dem Start dagegen erfüllt sie noch wichtigere Aufgaben:

• Nach der Zündung der Triebwerke und kurz nach dem Start schützt sie die Nutzlast vor der akustischen Einwirkung des mitunter sehr lauten Lärms der Raketenmotoren.

• Während des Fluges schützt sie die Nutzlast vor dem Luftwiderstand. Und nach dem Überschreiten der Schallgeschwindigkeit muss sie die Nutzlast auch vor der durch den Überschallflug in den dichten Luftschichten entstehende Reibungshitze an den Luftteilchen schützen.

Bei geheimen militärischen Satelliten trägt die Nutzlastverkleidung dazu bei, dass die Bauart und der Einsatzzweck des Satelliten zumindest bis nach dem Aussetzen im Orbit geheim bleibt.

Einsatzdauer

Nachdem die Rakete die dichten Atmosphärenschichten verlassen hat, wird die Nutzlastverkleidung abgeworfen. Dazu wird die Nutzlastverkleidung während des Flugs bei den meisten Typen von Raketen seitlich längs in mindestens zwei Teile aufgesprengt und die Teile abgestoßen. Die Teile fallen zurück zur Erde. Bei der Ariane 5 ist es üblich die Nutzlastverkleidung in einer Höhe von ca. 110 km während der Brennzeit der Hauptstufe abzuwerfen, wenn die Reibungshitze die der Satellit auszuhalten hat geringer geworden ist als die durch die Sonnenstrahlung im Orbit entstehende Wärme.

Da das Abwerfen der Nutzlastverkleidung während des Flugs mit einer sehr hohen Geschwindigkeit erfolgt, ist diese Prozedur in einigen Fällen auch eine Ursache fehlgeschlagener Satellitenstarts.

Materialien

Es gibt Nutzlastverkleidungen die aus Metall bestehen (meistens Aluminium) wie die Standardnutzlastverkleidung der Delta II Rakete und Nutzlastverkleidungen aus Kompositmaterial (CFK etc.).

Größe und Form

Die Standardnutzlastverkleidung einer Delta II Heavy wird um die Raumsonde MESSENGER Installirt. Die Nutzlastverkleidung hat im unteren Teil einen Durchmesser von 2,44 m und im oberen Teil einen Durchmesser von 2,9 m.

Die Grundform aller Nutzlastverkleidungen ist die eines Zylinders auf den ein Kegel aufgesetzt ist. Dadurch soll ein möglichst geringer Luftwiderstand erreicht werden.

In der Praxis gibt es hiervon je nach Einsalzzweck Abweichungen. Oft hat eine Nutzlastverkleidung einen größeren Durchmesser als die oberste Raketenstufe und es gibt einen Übergangsbereich in dem sich ihr Durchmesser von dem der Oberstufe zu ihrem eigentlichen Durchmesser vergrößert. Auch haben die meisten Nutzlastverkleidungen abgerundete Spitzekegel anstatt normale Kegel an ihrer Spitze. Manche Nutzlastverkleidungen wie die der Ariane 5 haben die Form eines Gewehrgeschosses ohne Ecken um den Luftwiderstand weiter zu reduzieren. Die Größe einer Nutzlastverleidung richtet sich nach der größte der zu Transportierenden Nutzlast. In der Regel ist es üblich eine Nutzlastverkleidung mit einem standartiesirten Durchmesser für unterschiedlich lange Nutzlasten in unterschiedlich langen Versionen anzubieten. Aber es gibt auch Raketen die Nutzlastverkleidungen mit unterschiedlichen Durchmesser und Länge nutzen können.

Weiterhin wird bei einigen Raketentypen zusatzlich zu der Nutzlast auch die Oberstufe der Rakete von der Nutzlastverkleidung umschlossen. Beispiele sind die Titan-IV oder Atlas V-Träger mit einer 5m-Verkleidung.

Missionslogos

Das Missionslogo der Raumsonde New Horizons wird Streifenweise auf der Nutzlastverkleidung der Atlas V 551 angebracht.

Auf der Nutzlastverkleidung wird meistens ein großes gut sichtbares Logo der Nutzlast angebracht, die sich in der Nutzlastverkleidung befindet. Dieses fürt dazu, das wenn sich mehrere Satelliten unter einer Nutzlastverkleidung befinden, mehrere Logos nebeneinander angebracht werden wie das bei Ariane 5 Starts oft beobachtet werden kann. Bei geheimen militärischen Nutzlasten wird entweder gar kein Logo, oder eines, das nichts oder nur wenig über die Nutzlast aussagt, angebracht.