Raumfahrt 1 Fragen
Fragen zu Raumfahrt 1, unvollständig, bisher Frage 1-77 ohne 12, 21, 23cde, 28, 29, 32, 35, 36, 38, 41, 44, 45a, 52, 56, 57, 59, 60, 62, 65, 69, 70, 71, 72a, 73, 74, 77b
Fragen zu Raumfahrt 1, unvollständig, bisher Frage 1-77 ohne 12, 21, 23cde, 28, 29, 32, 35, 36, 38, 41, 44, 45a, 52, 56, 57, 59, 60, 62, 65, 69, 70, 71, 72a, 73, 74, 77b
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Cartes-fiches
Definitionsgleichung Gesamtimpuls einer Rakete
Itotal = Integral (F) dt
für F=konst. Itotal = F*t
Ziolkowski-Gleichung Formel + Erklärung der Größen
∆vch = ce * ln ( m0/mB )
∆vch ... Charakteristische Geschwindigkeitsänderung
ce ... mittlere Austrittsgeschwindigkeit
m0 ... Startmasse
mB ... Masse bei Brennschluss
Wie viel Prozent der Gesamtmasse der 1. Stufe einer Trägerrakete sind Struktur/Motor?
Strukturmassenverhältnis 5-20 % (Nutzlast 1-2 %)
Warum Antriebsvermögen von chemischen Raketen begrenzt? Zahlenwerte für max. ce, max. ∆vch
durch den spez. Energieinhalt des chem. Treibstoffes
max. ce ≤ 4500 m/s, max. ∆vch ≤ 3 * ce, zurzeit ca. 9 km/s
die zwei wichtigsten Stufungsarten für Raketen + je 2 Beispiele
- Tandemstufung: Saturn V, Ariane I
- Parallelstufung: Space Shuttle, Ariane IV, Vostok
Nenne die 3 Keplergesetze
1) Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen, in deren einen Brennpunkt die Sonne steht.
2) Der von der Sonne zum Planeten gerichtete Strahl überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.
3) Quadrate der Umlaufzeiten verhalten sich wie die dritten Potenzen der großen Halbachsen der jew. Bahnen.
potentielle Energie U eines Satelliten mit Masse m im Abstand r vom Zentralkörper der Masse M? (Formel)
allgemein: U(r) = - gamma * M / r
Das Erdgravitationsfeld ist ein konservatives, zentrales Kraftfeld. Welche Eigenschaften besitzt ein solches Feld?
- Arbeitsintegral ist wegunabhängig
- Vektorfeld ist wirbelfrei
- kann durch skalare Potentialfunktion beschrieben werden
Vorzeichen der spezifischen Bahnenergie mit zugehöriger Bahn (Kegelschnitte)
ε < 0 Ellipse
ε = 0 Parabel
ε > 0 Hyperbel
1. kosm. Geschw. Definition + Zahlenwert
Geschw. die benötigt wird, um einen niedrigen Kreisorbit um die Erde zu erreichen
~ 7,91 km/s
2. kosm. Geschw. Definition, Name + Zahlenwert
Geschw. um den Einflussbereich der Erde zu verlassen, Fluchtgeschwindigkeit
11,18 km/s
Verhältnis 1. zu 2. kosm. Geschwindigkeit
sqrt(2)
allgemeine vis-viva-Gleichung für Flugkörper in zentralem Schwerefeld (Formel)
v2/2 - µ/r = -µ/(2a) = ε
Antriebsbedarf (∆v) von Erde nach LEO (mit Verlusten etc) -> Zahlenwert
Antriebsbedarf (∆v) LEO nach GEO -> Zahlenwert
Erde - LEO: 9,466 km/s
LEO - GEO: 3,9 oder 4,65 km/s (je nach Antriebsart)
Ein Satellit soll von einer erdnahen Bahn in den geostatiären Orbit überführt werden.
Vergleich von Hohmann und Aufspiralen
a) kleinerer Antriebsbedarf,
b) größerer Austrittsgeschwindigkeit
c) kleinerer Schub
a) Hohmann
b) Aufspiralen
c) Aufspiralen
Was ist eine Hohmann-Bahn? Was kennzeichnet diese?
- ellipsenförmige Transferbahn
- Transfer zwischen zwei Kreisbahnen in der gleichen Ebene
- verbrauchsoptimal für r1/r2 ≤ 11,94
- zwei Antriebsmanöver (Periapsis + Apoapsis)
Formelmäßiger Zusammenhang zw. Newtonscher Gravitationskonstante und der Graviationsbeschleunigung nahe der Erdoberfläche (Erde als ideale Kugel, keine Berücksichtigung der Erddrehung)
g0 = gamma * ME / R02
Warum sollten Raketenstartplätze mögl. nahe am Äquator liegen?
Betrag der Erdrotation ist hier am größten, dadurch kleineres ∆v nötig (Start Richtung Osten!)
- Besonderheit geostationäre Bahn
- Höhe und Lage dieser
- Satellit steht immer über dem gleichen Punkt (-> Kommunikation, TV etc)
- Höhe 36.000 km, Inklination i = 0°
Warum müssen geostationäre Satelliten nach Gebrauch in einen Friedhofsorbit überführt werden? Wo befindet sich diese und warum?
GEO soll aufgrund seiner Wichtigkeit freigehalten werden
Friedhofsorbit befindet sich oberhalb um Sicht (Funk) und Anflugbereich zu GEO freizuhalten
Was ist ein Lichtjahr? Wie groß ca.?
Distanzangabe, die Strecke die das Licht in einem Jahr zurücklegt
ca. 9,46 * 10^12 km bzw. 10 Billionen km
spezifischer Drehimpuls eines Himmelskörpers um einen Zentralkörper (Formel)
wie ist er gerichtet?
h = r x v (Kreuprodukt)
Betrag von h = r * v * sin (theta)
Der Drehimpulsvektor steht senkrecht auf der von r und v aufgespannten Ebene
6 Parameter die die Umlaufbahn eines Raumflugkörpers beschreiben
- große Halbachse a
- Exzentrizität e
- Inklination i (Neigung der Bahn zur Referenzebene)
- Länge Ω des aufsteigenden Knotens (Abstand zum Frühlingspunkt)
- Perigäumsabstand vom Knoten ω (Länge des Perihels)
- Perigäumsdurchgangszeit T
Durch welchen Bahnparameter wird die Position eines Satelliten auf einer als bekannt vorausgesetzten Umlaufbahn (nicht notwendigerweise Kreisbahn) beschrieben?
Perigäumsdurchgangszeit T oder wahre Anomalie
Was sind Kometen und was zeichnet diese aus?
Kometen bestehen aus Eis, Methan, Amoniak und Staub ("schmutzige Schneebälle"). Sie kommen meist aus den Grenzen des Sonnensystems. Ihre Bahnen unterscheiden sich stark von denen der Planeten oder Kleinplaneten (Exzentrizität und Inklination). In Sonnennähe erscheinen die Kometen mit einer Koma (gasförmige Hülle um den Kern) und einem Schweif, der aus Gas- und Staubteilchen besteht und durch den Sonnenwind und Sonnendruck ensteht. Der Schweif zeigt immer von der Sonne weg.
Was versteht man unter Korpuskularstrahlung?
Strahlung, bei der der Teilchencharakter überwiegt, z.b. alpha + beta Strahlung (Korpuskeln veraltet für Teilchen).
Wie lange braucht ein Satellit ca. um die Erde in einem niedrigen Orbit zu umkreisen?
Würde er die gleiche Umlaufbahn (gleicher Bahnradius) um den Mond durchführen, wäre die Zeit dann größer, kleiner oder gleich groß?
90-104 min
Um den Mond wäre die Zeit größer da der Mond eine kleinere Masse besitzt. ( v2 = µ/r )
Welcher Übergang ist am günstigsten für r2/r1 ≤ 11,94 ?
(Dreiimpuls, Hohmann, Aufspiralen)
Hohmann
Was ist ein aerodynamisches Orbit-Transfermanöver?
Nennen Sie je 2 Vor- und Nachteile
Dabei wird die Atmosphäre eines Planeten benutzt, um Bahnänderungen durchzuführen.
Vorteile: - geringerer Treibstoffbedarf / Antriebsbedarf
- günstigere Nutzlastverhältnisse
Nachteile: - höheres Strukturmassenverhältnis
- höheres Risiko (hohe Systemkomplexizität)
Was versteht man unter dem sogennanten Neutralpunkt im Zusammenhang mit Gravitationsfeldern?
Lagrangepunkte / Liberationspunkte
Punkte, in denen sich die Anziehungskräfte der beiden Körper aufheben
Warum führt man zur Berechung von Satellitenbahnen das Einkörperproblem ein?
Was bedeutet die Annahme "impulsförmiger" Bahnübergang? Welche Voraussetzung muss für ihre Anwendung erfüllt sein?
Bahnänderungen in kurzen Zeitintervallen und sehr kurzen Bahnstücken
Das Antriebsmanöver ist von so kurzer Dauer, dass alle anderen in dieser Zeit auf den Satelliten wirkenden Kräfte nur sehr kleine Geschwindigkeitsänderungen im Vergleich zu den durch den Schub erzeugten Änderungen verursachen. Man kann die Geschwindigkeitsänderung so berechnen, als ob sie im freien Raum stattfinden würde.
Nennen Sie beim Trägeraufstieg von der Erde auftretende ∆v-Verluste!
Luftwiderstand, Schwebeverluste, Bahnkorrekturverluste, Schubvektorverluste, Anpassungsverluste
Wie unterscheidet sich der Antriebsbedarf beim Aufspiralen eines Satelliten mit Hilfe eines elektrischen Triebwerks qualitativ zu einem impulsförmigen Übergang?
Der Antriebsbedarf ist größer als der eines impulsförmigen Übergangs
Was versteht man unter einem Gravity-Assist-Manöver?
Interplanetarisches Manöver, bei dem ein Raumflugkörper mit einem Planeten oder Himmelskörper in Wechselwirkung tritt und an Antriebsbedarf gewinnt. Der Gravitationseinfluss wird für die Geschwindigkeitsänderung ausgenutzt.
Welche Eigenschaften eines Planeten wirken sich positiv für seine Eignung als Gravity-Assist-Planeten aus?
Erläutere "Einflusssphäre" eines Planeten
Die Einflusssphäre ist das Gebiet, in welchem die ansonsten geringe Anziehung eines Planeten so groß wird, dass man die Anziehungskraft der Sonne oder anderer Massen vernachlässigen kann.
An ihrem Rand sind die Anziehungskräfte von Planet und Sonne gleiche groß.
