Das Hubble-Weltraumteleskop vollführt seine präzisen Bewegungen im All ohne den Einsatz von Triebwerken. Seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 1990 nutzt Hubble ein ausgeklügeltes System aus Reaktionsrädern und magnetischen Drehstäben, um seine Ausrichtung zu ändern und überschüssigen Drehimpuls abzubauen.
Reaktionsräder: Die Drehimpuls-Manager
Hubble verfügt über vier Reaktionsräder, die jeweils etwa 45 Kilogramm wiegen und einen Durchmesser von rund 60 Zentimetern haben. Diese Räder werden von Elektromotoren beschleunigt oder abgebremst. Das physikalische Prinzip dahinter ist die Erhaltung des Drehimpulses: Wenn ein Rad in eine Richtung beschleunigt wird, dreht sich das gesamte Teleskop in die entgegengesetzte Richtung. Durch gezielte Beschleunigung und Abbremsung der Räder kann Hubble seine Ausrichtung ändern.
Die Bewegung des Teleskops ist dabei bewusst langsam. Eine Drehung um 90 Grad dauert etwa 14 Minuten. Diese langsame Bewegung minimiert die Belastung des langen Teleskops und ermöglicht eine präzise Positionierung. Nach der groben Ausrichtung benötigt Hubble zusätzliche Zeit, um Leitsterne zu identifizieren und sich für wissenschaftliche Beobachtungen stabil zu positionieren.
Magnetische Drehstäbe: Der externe Drehimpuls-Ausgleich
Da Hubble in einer nicht idealen Umgebung operiert, sammelt sich über die Zeit Drehimpuls in den Reaktionsrädern an. Um dies auszugleichen, nutzt Hubble vier magnetische Drehstäbe. Diese etwa 2,4 Meter langen Eisenstäbe sind mit Drahtspulen umwickelt. Durch das Anlegen von Strom erzeugen sie ein magnetisches Feld, das mit dem Erdmagnetfeld interagiert und so ein Drehmoment auf das Teleskop ausübt.
Dieses System ermöglicht es Hubble, überschüssigen Drehimpuls abzubauen, ohne Treibstoff zu verbrauchen. Die Kombination aus Reaktionsrädern und magnetischen Drehstäben sorgt dafür, dass Hubble seine präzise Ausrichtung über Jahrzehnte hinweg beibehalten kann.
- Quelle: NASA Mission Operations Guide
- Quelle: Space Telescope Science Institute Pointing Primer