Bahnregelungssysteme von Raumfahrzeugen
Bestimmung der Trajektorien und Bahninformationen eines RFZ. Rendezvous eines RFZ. Abstieg eines RFZ.
Bestimmung der Trajektorien und Bahninformationen eines RFZ. Rendezvous eines RFZ. Abstieg eines RFZ.
Was ist eine Keplerbahn?
Ist eine Bahn die aus dem Zweikörperproblem resultiert. Dabei ist nur v (die wahre Anomalie) variabel.
Was ist bei der idealen Kreisbahn undefiniert?
- Apsidenlinie
- Argument der Periapsis
Was ist bei der äquatorialen Kreisbahn undefiniert?
- Knotenlinie
- Rektaszension
- Apsidenlinie
- Arguement der Periapsis
Was ist bei der ungeschlossenen Keplerbahn undefiniert?
- Knotenlinie (daher Einführung des Knotenvektors)
Nennen Sie Störungen auf das Bahnmodell.
- nicht sphärischer, unhomogener Zentralkörper
- Mehrkörperproblem
- Atmosphäre
- Strahlungsdruck
- Elektromagnetische Einflüsse
- Zufall (z.B. Space Debris)
Wie ist eine Bahn definiert?
- Die Bahn chrakterisiert die translatorische Bewegung
- Trajektorie des Schwerpunktes des RFZ
Was ist Bahnregelung?
Ist die translatorische Bewegnung des RZF durch bordseitige Steuerkräfte.
Nennen Sie Aufgabe der Bahnregelung.
- Erreichen einer Zielbahn
- Bahnkorrekturen
- Kompensation von Bahnstörungen
- Kompensation von Bahninjektionsfehler
Was ist eine Raumsonde?
Ein unbemanntes RFZ, welches die Erdumlaufbahn verlässt aus Erkundungszwecken.
Erdsatelliten sind keine Sonden!
Was ist ein Orbiter?
Ist eine Sonde, die sich auf einer Umlaufbahn um einen Himmelskörper befindet.
Welche Aufgabe hat das Guidancesystem?
Ihre Aufgabe besteht in der Berechnung von Manövern zur Bahnänderung unter Beachtung der Randbedingungen.
Was bedeutet komplanar?
Wenn Bahnebenen übereinstimmen, nennt man das komplanar.
Welche Bahnbestimmungen gibt es?
- Vorläufige Bahnbestimmung
- Kinematische Bahnbestimmung
- Dynamische Bahnbestimmung
- Reduziert dynamische Bahnbestimmung
- Definitive Bahnbestimmung
- Autonome Bahnbestimmung
Was ist die vorläufige Bahnbetimmung?
- minimale Bahnbeobachtungen und minimales Wissen über die Bahndynamik
- ist einfach/robust und dient als Ausgang für komplexere Verfahren
Was ist die kinetische Bahnbestimmung?
Nutzt geometrische Beziehungen zwischen Bahnbeobachtung und Bahnmodellgrößen
- einfach, aber Zeit/Lückensprünge und Asreißer
Was ist die dynamische Bahnbestimmung?
Nutzt sowohl geometrische Beziehungen als auch das Wissen über die Bahndynamik
- auffüllen der Lücken
- schwierig alle dynamischen Größen zu modellieren
Was ist die reduziert dynamische Bahnbestimmung?
Kinetische und dynamische Bahnbestimmung vereint.
Vorteile vereinen und Nachtteile einschränken.
Was ist die definitive Bahnbestimmung?
Bestimmte Parameter des dynamischen Bahnmodells werden mitgeschätzt.
Was ist die autonome Bahnbestimmung?
Bahnbeobachtung ausschließlich mit Bordsensoren.
Algorithmen zur Bahnbestimmung in Bordrechnern implementiert.
Kein Eingriff vom Boden.
Nennen Sie Messprinzipien der Radarbeobachtung.
- Entfernung über Laufzeitverfahren
- Radialgeschwindigkeit über longitdutinaler Dopplereffekt (Differenz der Frequenzen)
- Seiten- und Höhenwinkel sowie ihre Ableitungen über Achsengeber (mech. Zielverfolger)
Was ist Bahnpropagation?
Vorhersagen der Bahn ohne Bahnbeobachtungen.
Gegeben sind nur Bahnmodellgrößen zu früherem Zeitpunkt.
Welche Bahnverbesserungen gibt es und wie funktionieren diese?
- Stapelbearbeitung: Nach bestimmter Anzahl von Messungen wird Ergebnis berechnet. Robuster aber langsam.
- Sequentielle Filterung: Nach jeder neuen Messung wird eine Berechnung durchgeführt. Schneller aber weniger robust.
Was ist eine Rendezvous?
Ist die gezielte Annäherung zweier RFZ.
Welche Anwendungen eines Rendezvous gibt es?
- Montage von großen RFZ im Weltall (z.B. ISS)
- Versorgung (z.B. Satelittentreibstoff)
- Austausch der Mannschafft
- Inspektion, Wartung und Reperatur
- Entfernung von Space Debris
Nennen Sie die Phasen einer Rendezvousmission.
Nennen Sie Randbedingungen einer Rendezvousmission.
- Treibstoffvorrat
- Crew Life Cycle
- Zeitfenster für Kommunikation
- Schattenphasen der Umlaufbahn
Welche Messarten für ein Rendezvous gibt es?
- GPS
- DRS --> Data Relay Satellite
- Dedizierte Rendezvous Sensoren (Funkradar, Optische Sensoren ->Kamera, Laser)
Nennen Sie wichtige Eigentschafter der Hill-Gleichung.
- X- und Z Gleichungen sind gekoppelt --> ein Schub in X-Richtung erzeugt auch eine Beschleunigung in Z-Richtung
- Y Gleichung ist unabhängig von den anderen Gleichungen
- je kleiner der Abstand desto genauer Ergebnis
Nennen Sie Einschränkungen der Hill-Gleichung.
- Hinreichend kleiner Abstand sonst große Abweichungen (100-Paarhundert km)
- Gilt nur für Kreisbahn des Zielfahrzeugs
- Modelierungsdauer ist begrenzt solange der Abstand klein bleibt
Welche Rendezvous Manöver gibts es?
- Manöver mit tangentialem Schubimpuls entlang der X-Achse
- Transfer von der X-Achse auf die Z-Achse
- Akquisition eines Zielpunktes auf der X-Achse
Welche speziellen treibstofflosen Manöver gibts es?
- Positionshaltung
- Freie Driftbewegung
Nennen sie die Phasen der Landungsmissionen.
Nennen Sie wichtige Randbeingungen der Landungsmissionen.
- Erhitzung des RFZ
- Belastung der Konstruktion (durch Abbremsung)
- Treibstoffvorrat
Nennen Sie Messsensoren während des Abstiegs.
- Beschleunigungssensor und Messkreisel
- Radarbasierende Sensoren
- Laserentfernungsmessgerät (LIDAR)
- Bildkamera
Nennen Sie Vor- und Nachteile des einfach intuitiven Ansatzes.
+ einfach, minmlaer Treibstoffverbrauch
- 1D Abstieg, Bewegung in einer Linie
- keine Änderung des Landeplatz, da Landeplatz schon im Leeraufflug bestimmt wird
- Hohe Bremskräfte --> starkes Triebwerk
- Fehler im Leeraufflug kann zu verspätetem/verfrühtem Landen führen --> eventuell Zerstörung
Nennen Sie Vor-und Nachtteile des Gravity-Turn-Ansatzes.
+ Reduzierter Treibstoffverbrauch
- 2D Abstieg --> Bewegung in der Ebene
- + Genaue kontrollierbare Landung nur bedingt möglich (kleiner Bereich)
- Änderung des Landeplatzes nur eingeschränkt möglich
Nennen Sie Vor- und Nachteile des Abstieg mit polynominaler Trajektorie.
+ genau kontrollierbarer 3D-Abstieg möglich
+ Änderung des Landeplatzes
- mehr Treibstoff
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Flashcards
Was ist eine Keplerbahn?
Ist eine Bahn die aus dem Zweikörperproblem resultiert. Dabei ist nur v (die wahre Anomalie) variabel.
Was ist bei der idealen Kreisbahn undefiniert?
- Apsidenlinie
- Argument der Periapsis
Was ist bei der äquatorialen Kreisbahn undefiniert?
- Knotenlinie
- Rektaszension
- Apsidenlinie
- Arguement der Periapsis
Was ist bei der ungeschlossenen Keplerbahn undefiniert?
- Knotenlinie (daher Einführung des Knotenvektors)
Nennen Sie Störungen auf das Bahnmodell.
- nicht sphärischer, unhomogener Zentralkörper
- Mehrkörperproblem
- Atmosphäre
- Strahlungsdruck
- Elektromagnetische Einflüsse
- Zufall (z.B. Space Debris)
Wie ist eine Bahn definiert?
- Die Bahn chrakterisiert die translatorische Bewegung
- Trajektorie des Schwerpunktes des RFZ
Was ist Bahnregelung?
Ist die translatorische Bewegnung des RZF durch bordseitige Steuerkräfte.
Nennen Sie Aufgabe der Bahnregelung.
- Erreichen einer Zielbahn
- Bahnkorrekturen
- Kompensation von Bahnstörungen
- Kompensation von Bahninjektionsfehler
Was ist eine Raumsonde?
Ein unbemanntes RFZ, welches die Erdumlaufbahn verlässt aus Erkundungszwecken.
Erdsatelliten sind keine Sonden!
Was ist ein Orbiter?
Ist eine Sonde, die sich auf einer Umlaufbahn um einen Himmelskörper befindet.
Welche Aufgabe hat das Guidancesystem?
Ihre Aufgabe besteht in der Berechnung von Manövern zur Bahnänderung unter Beachtung der Randbedingungen.
Was bedeutet komplanar?
Wenn Bahnebenen übereinstimmen, nennt man das komplanar.
Welche Bahnbestimmungen gibt es?
- Vorläufige Bahnbestimmung
- Kinematische Bahnbestimmung
- Dynamische Bahnbestimmung
- Reduziert dynamische Bahnbestimmung
- Definitive Bahnbestimmung
- Autonome Bahnbestimmung
Was ist die vorläufige Bahnbetimmung?
- minimale Bahnbeobachtungen und minimales Wissen über die Bahndynamik
- ist einfach/robust und dient als Ausgang für komplexere Verfahren
Was ist die kinetische Bahnbestimmung?
Nutzt geometrische Beziehungen zwischen Bahnbeobachtung und Bahnmodellgrößen
- einfach, aber Zeit/Lückensprünge und Asreißer
Was ist die dynamische Bahnbestimmung?
Nutzt sowohl geometrische Beziehungen als auch das Wissen über die Bahndynamik
- auffüllen der Lücken
- schwierig alle dynamischen Größen zu modellieren
Was ist die reduziert dynamische Bahnbestimmung?
Kinetische und dynamische Bahnbestimmung vereint.
Vorteile vereinen und Nachtteile einschränken.
Was ist die definitive Bahnbestimmung?
Bestimmte Parameter des dynamischen Bahnmodells werden mitgeschätzt.
Was ist die autonome Bahnbestimmung?
Bahnbeobachtung ausschließlich mit Bordsensoren.
Algorithmen zur Bahnbestimmung in Bordrechnern implementiert.
Kein Eingriff vom Boden.
Nennen Sie Messprinzipien der Radarbeobachtung.
- Entfernung über Laufzeitverfahren
- Radialgeschwindigkeit über longitdutinaler Dopplereffekt (Differenz der Frequenzen)
- Seiten- und Höhenwinkel sowie ihre Ableitungen über Achsengeber (mech. Zielverfolger)
Was ist Bahnpropagation?
Vorhersagen der Bahn ohne Bahnbeobachtungen.
Gegeben sind nur Bahnmodellgrößen zu früherem Zeitpunkt.
Welche Bahnverbesserungen gibt es und wie funktionieren diese?
- Stapelbearbeitung: Nach bestimmter Anzahl von Messungen wird Ergebnis berechnet. Robuster aber langsam.
- Sequentielle Filterung: Nach jeder neuen Messung wird eine Berechnung durchgeführt. Schneller aber weniger robust.
Was ist eine Rendezvous?
Ist die gezielte Annäherung zweier RFZ.
Welche Anwendungen eines Rendezvous gibt es?
- Montage von großen RFZ im Weltall (z.B. ISS)
- Versorgung (z.B. Satelittentreibstoff)
- Austausch der Mannschafft
- Inspektion, Wartung und Reperatur
- Entfernung von Space Debris
Nennen Sie die Phasen einer Rendezvousmission.
Nennen Sie Randbedingungen einer Rendezvousmission.
- Treibstoffvorrat
- Crew Life Cycle
- Zeitfenster für Kommunikation
- Schattenphasen der Umlaufbahn
Welche Messarten für ein Rendezvous gibt es?
- GPS
- DRS --> Data Relay Satellite
- Dedizierte Rendezvous Sensoren (Funkradar, Optische Sensoren ->Kamera, Laser)
Nennen Sie wichtige Eigentschafter der Hill-Gleichung.
- X- und Z Gleichungen sind gekoppelt --> ein Schub in X-Richtung erzeugt auch eine Beschleunigung in Z-Richtung
- Y Gleichung ist unabhängig von den anderen Gleichungen
- je kleiner der Abstand desto genauer Ergebnis
Nennen Sie Einschränkungen der Hill-Gleichung.
- Hinreichend kleiner Abstand sonst große Abweichungen (100-Paarhundert km)
- Gilt nur für Kreisbahn des Zielfahrzeugs
- Modelierungsdauer ist begrenzt solange der Abstand klein bleibt
Welche Rendezvous Manöver gibts es?
- Manöver mit tangentialem Schubimpuls entlang der X-Achse
- Transfer von der X-Achse auf die Z-Achse
- Akquisition eines Zielpunktes auf der X-Achse
Welche speziellen treibstofflosen Manöver gibts es?
- Positionshaltung
- Freie Driftbewegung
Nennen sie die Phasen der Landungsmissionen.
Nennen Sie wichtige Randbeingungen der Landungsmissionen.
- Erhitzung des RFZ
- Belastung der Konstruktion (durch Abbremsung)
- Treibstoffvorrat
Nennen Sie Messsensoren während des Abstiegs.
- Beschleunigungssensor und Messkreisel
- Radarbasierende Sensoren
- Laserentfernungsmessgerät (LIDAR)
- Bildkamera
Nennen Sie Vor- und Nachteile des einfach intuitiven Ansatzes.
+ einfach, minmlaer Treibstoffverbrauch
- 1D Abstieg, Bewegung in einer Linie
- keine Änderung des Landeplatz, da Landeplatz schon im Leeraufflug bestimmt wird
- Hohe Bremskräfte --> starkes Triebwerk
- Fehler im Leeraufflug kann zu verspätetem/verfrühtem Landen führen --> eventuell Zerstörung
Nennen Sie Vor-und Nachtteile des Gravity-Turn-Ansatzes.
+ Reduzierter Treibstoffverbrauch
- 2D Abstieg --> Bewegung in der Ebene
- + Genaue kontrollierbare Landung nur bedingt möglich (kleiner Bereich)
- Änderung des Landeplatzes nur eingeschränkt möglich
Nennen Sie Vor- und Nachteile des Abstieg mit polynominaler Trajektorie.
+ genau kontrollierbarer 3D-Abstieg möglich
+ Änderung des Landeplatzes
- mehr Treibstoff
