Höhenforschungsrakete

Höhenforschungsraketen tragen als Nutzlast wissenschaftliche Experimente in die Hochatmosphäre oberhalb der durch Ballone abgedeckten Höhen und unterhalb der Satellitenbahnen.

Sie folgen Parabolflugbahnen, deren Dauer durch das von ihnen erreichte Apogäum (erdfernster Punkt der Flugbahn) ermittelt wird und liefern vibrationsfreie Umgebungsbedingungen für Experimente zur Ermittlung von Werkstoffeigenschaften und -verhalten, von biologische Phänomenen und Experimenten auf vielen anderen Gebieten. Dies sind meist meteorologische oder aerologische Messungen, wie solche des Luftdrucks, der Temperatur oder der Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre, aber auch Messungen anderer Art, wie die Untersuchung der elektrischen Eigenschaften der Ionosphäre. Daneben werden mit Hilfe von Höhenforschungsraketen auch astronomische Beobachtungen oder materialwissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt.

Der durch die Flugzeit der Rakete bestimmte Zeitraum unter Schwerelosigkeit ist bei einigen Versuchen ausreichend, um eigenständige Ergebnisse zu gewinnen, in anderen Fällen werden diese Experimente als Vorbereitung für längerfristige Forschungsarbeiten im Weltraum  - an Bord der ISS - durchgeführt.

Eine Höhenforschungsrakete ist in der Regel ein ballistischer Flugkörper, der aus einer antreibenden Feststoffrakete und einem aufgesetzten Nutzlastbehälter besteht. Die Vorbereitungen zum Start sind wesentlich einfacher als z.B. in der Raumfahrt. Als Nutzlast werden Messinstrumente für wissenschaftliche Forschungen in Höhen zwischen 45 km und über 1.200 km befördert. Je nach Zielsetzung können folgende Instrumente eingesetzt werden:

• Kameras zur Erdbeobachtung oder zur Himmelsbeobachtung
• Temperatursensoren
• Drucksensoren
• Spektrometer aller Art (auch Massenspektrometer und Gaschromatographen)
• Peilsender (können mit denen zur Telemetrie verwendeten Sender identisch sein)
• Radioempfänger – zur Vermessung der Ionosphäre
• Instrumente für Schwerelosigkeits-Experimente

In vielen Fällen fallen die Messinstrumente nach ihrem Höheneinsatz an Fallschirmen zurück zur Erde, um dort geborgen und deren Messungen ausgewertet zu werden, andererseits können die Messdaten auch per Funk übermittelt werden. Höhenforschungsraketen werden oft von mobilen Abschusseinrichtungen aus gestartet, um ihren Einsatzradius deutlich erweitern zu können.

Als Raketen können prinzipiell gelenkte oder ungelenkte Flüssigkeits-, Hybrid- oder Feststoffraketen eingesetzt werden. Aus Kostengründen werden heute als Höhenforschungsraketen - sofern das Experiment keine besondere Ausrichtung erfordert - meist ungelenkte Feststoffraketen verwendet. Solche Raketen werden auch als meteorologische Raketen bezeichnet. Gelenkte Feststoffraketen werden nur für Experimente, die eine exakte Flugbahn benötigen, verwendet. Flüssigkeits- und Hybridraketen werden gelegentlich für schwerere Nutzlasten verwendet.

Zur Messung von Windgeschwindigkeiten wird entweder die Position einer Messkapsel, die an einem Fallschirm zur Erde zurückkehrt und auch andere Messgeräte (zum Beispiel zur Bestimmung der Temperatur) besitzen kann, bestimmt oder es werden metallbeschichtete Kunststoffstreifen abgeworfen, deren Flugbahn mit einem Radargerät verfolgt werden kann. Auch die Erzeugung künstlicher Wolken, zum Beispiel aus Titandioxid ist hierfür möglich. Um das Magnetfeld der Erde zu vermessen, werden Kanister mit Alkali- oder Erdalkalimetallen mitgeführt, die am Gipfelpunkt der Bahn zur Explosion gebracht werden. Durch die Sonnenstrahlung werden diese leicht ionisierbaren Elemente ionisiert, und die geladenen Ionen verteilen sich in Abhängigkeit von den Feldlinien.