Space Environment
TUD - Space Qualifikation - Dr. Tino Schmiel
TUD - Space Qualifikation - Dr. Tino Schmiel
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 38 |
|---|---|
| Utilisateurs | 11 |
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Technique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 10.08.2018 / 10.08.2023 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/20180810_space_environment
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| Intégrer |
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Nenne die größten Einflüsse der Weltraumumgebung!
- Gravitationsfelder
- Atmosphäre/ Ionosphäre
- Magnetfelder
- Teilchen- und Elektromagnetische Strahlung
- feste Materie
Beschreibe den Einfluss von Gravitationsfeldern auf die Weltraumumgebung!
- alle Körper im All sind im "freien Fall" um einen zentralen Körper (um das Zentrum der Massen aller Körper)
--> GF beeinflussen hauptsächlich bestehende Orbits
--> Gravitationsgradienten verursachen Kräfte auf finite Objekte (Mikrogravitation)
Beschreibe den Einfluss der Atmosphäre/Ionosphäre auf die Weltraumumgebung!
-Restatmosphäre hat einen großen einfluss auf die Vakuumkonditionen, vor allem im LEO
- Zusammensetzung ändert sich signifikant mit der Höhe
- Teil der Atmo ist ioniziert --> erlaubt mit magnetischen Feldern zu interagieren
Beschreibe den Einfluss von magnetischen Feldern auf die Weltraumumgebung!
--> interagiert mit Ionosphäre, Ionen und Elektronen der Sonnenstrahlung
--> erschafft "Strahlungsgürtel"
--> sehr starke und dynamische Interaktion mit der nahen Erdumgebung
Beschreibe den Einfluss der Strahlung auf die Weltraumumgebung!
- elektromagnetische und Teilchenstrahlung kosmischen und solaren Ursprungs reagiert mit Atmo- & Ionosphäre, magn. Feldern etc.
=> beeinflusst alle Umgebungskonditionen im All
Identifiziere die größten Auswirkungen auf das Raumfahrzeug und Missionsdesign hervorgerufen von Gravitationsfeldern / Mikrogravitation!
--> Grundlegende Randbedingungen für beide
Mission Design: Orbitelemente & Startparameter
Spacecraft: Masse, Archtiektur (Gravitatonsgradient!), Antrieb, Kommunikation, Lebenszeit u.v.m.
Indentifiziere die größten Auswirkungen auf das Raumfahrzeug und Missionsdesign hervorgerufen durch Restatmosphäre und Ionosphäre!
- Vakuum:
--> Material gast aus & kontaminiert, Leckagen
--> Schäden von ungefilterter Strahlung
--> fehlende Wärmeleitung
- Atmo/Iono:
--> Änderung der Höhe/Lage
--> verändert Oberflächeneingenschaften (Erosion!)
--> Schäden/Zerstörung durch Hitze (Wiedereintritt!)
Indentifiziere die größten Auswirkungen auf das Raumfahrzeug und Missionsdesign hervorgerufen durch Weltraumstrahlung und Magnetfeldern!
- Elektromagnetische Strahlung:
--> Energiequelle --> Hitze --> Kühlung --> Altern von externen Oberflächen
--> Höhen & Orbitstörungen (Solarer Druck)
- Teilchenstrahlung:
--> Degradation und brechen von Materialien (Solarzellen)
--> Performancedrift durch "close effect"
--> Hohe Risiken für bemannte Missionen
- Magnetfelder:
--> Höhen/Lageänderung
--> kombinierte Effekte durch interaktion mit Ionosphäre + Teilchenstrahlung
Indentifiziere die größten Auswirkungen auf das Raumfahrzeug und Missionsdesign hervorgerufen durch Feststoffe:
- geringer/mittlere/tödlicher Schaden von externen Teilen abhängig von der Größe + kin. Energie
- geringer Einfluss auf Höhe/Lage
- Design + Prozeduren für end of life
Identifiziere Probleme beim Raumfahrzeugs und Missionsdesign, die aus der Pre-Operationalen Phase stammen!
Pre-Launch environment:
--> kein Design Treiber (Umgebung einfach gehalten und kontrolliert von adequaten Unterstützungsausrüstung und Prozeduren)
Launch environment:
--> Treiber für Raumfahrzeugdesign: Masse, Volumen, Frequenzen, Mechanische Lasten und Design-Spielraum
--> Treiber für Mission design: Startfenster
Auf was hat die Magnetfeld (Dipolfeld) Einfluss?
Auf was hat die Ionosphäre (Sonnenstrahlung) Einfluss?
Auf was hat das Magnetfeld (Abweichung vom Symm. Dipol) Einfluss?
Auf was hat das Magnetfeld (Einfluss Solare Strahlung) Einfluss?
Auf was haben Feststoffe (Meteoroiden) Einfluss?
Auf was haben Feststoffe (Space Debris) Einfluss?
Welchen Einfluss hat Elektromagnetische Strahlung (Solare Strahlung) auf
Welchen Einfluss hat Elektromagnetische Strahlung (Solare Druck) auf
Welchen Einfluss hat Elektromagnetische Strahlung (Albedo Strahlung) auf
Welchen EInfluss hat Teilchenstrahlung (Solarer Ursprung) auf
Welchen EInfluss hat Teilchenstrahlung (Kosmischer Ursprung) auf
Welchen EInfluss hat Teilchenstrahlung (Sekundäre Elektromagnetische Strahlung) auf
Nenne 10 Effekte, die duch Umgebungsbedingungen während der Mission eines Raumfahrzeuges auftreten können!
1) Zerstörung durch Einschlag Space Derbis/ Meteroiden
2) Aufladung von Oberflächen durch floating potential
3) Erosion durch AO
4) Degradation von thermo-optischen Oberflächen durch AO
5) Outgassing durch Vakuum
6) thermale Erhitzung durch Sonneneinstrahlung, Albedo, free molecular heeting
7) micro soldering
8) Höhen/Lageänderung durch Restatmosphäre/Ionosphäre/Magnetfeld
9) single event upsets(SEU) /SEB durch Teilchenstrahlung
Was ist der Sun-Orbit-Beta Winkel?
Winkel zwischen Orbitebene und Sonnenvektor
Welche zwei Parameter beeinflussen den Wärmefluss durch Strahlung?
-Wellenlänge
-Emissionsgrad
Was ist aktive Thermalkontrolle?
-moving parts (add electrical power)
- pumped loop systems
- heater controlled by thermostats
was ist passive Thermalkontrolle?
- ohne bewegte Teile, ohne elektr. Energie
--> basiert auf Oberflächen und thermischen Massen
--> Auswahl der Oberflächeneigenschaften
--> Kontrolle der thermischen Leitwege
Warum ist in einer Heat-Pipe ein höherer Wärmetransport im Vergleich zu einem massiven Kupferkabel gleichen Durchmessers möglich?
Kondensationsenergie-Kreislauf >> Konvektion
Wird bei der Betrachtung der Gravitationspotentials der Nullpunkt der potentiellen Energie ins unendliche gelegt? Welche Auswirkungen hat dies auf die Interpretation der Orbitrechnung?
nein, der Nullpunkt wird auf den Punkt gelegt, bei dem sich die Anziehungskraft der Erde und der Sonne Aufheben.
--> Vereinfachung, da ein Mehrkörperproblem zu einem Zweikörperproblem gemacht wird
--> daher nicht exakt, aber ausreichend genau
Was ist eine Gravitationsgradientenkraft?
da Gravitation von der Entfernung abhängt, bildet sich über jeden Körper ein Gefälle => Gradient
d.h. die Kraft auf die der Masse zugewandten Seite ist größer und wird mit steigender Entfernung kleiner
Wie entsteht eine Atmosphäre?
abhängig von:
--> Fluchtgeschwindigkeit (Masse & Radius des Planeten)
--> Oberflächentemperatur (Abstand Sonne)
=> ein Teilchen/ Molekül kann nur entkommen, wenn kin. Energie größer als potentielle ist
(also Teilchenabhängig --> H2O bei 1200K OF-T ca 20km/s fluchtgeschwindigkeit)
Erläutere die Schichten der Ionosphäre!
D-Schicht:
70-90km, nur tagsüber --> Strahlung Lyman-alpha-Serie absorbiert von Stickstoffmonoxid
E-Schicht:
(80)110-130 km, Tagsüber dick, Nachts dünn
--> Dissoziation und Rekombination von o2 und N2
--> Nachtphase keine UV, Aber x-Ray
E_s-Schicht:
-ca 110km, sehr dünn, sporadisch, vor allem während Sommerzeit
F-Schicht:
F1: 150-500km, nur tagsüber, extreme UV ionisiert AO
F2: ca 200km, Tag & Nacht, UV absorption und X-ray, elastische Kollision mit pos. Ionen
Nenne Ursachen für Dichteschwankung in der Thermosphäre!
- Solarflux
- Geomagnetische Aktivität
- Lokalzeit (Sonneneinstrahlung)
- Latitude/Longitude (-> Sonnenvektor)
Was ist der Auroraeffekt und wie entsteht er?
=> Leuchterscheinung durch angeregte Sauerstoff- und Stickstoffatomen
=> hohe dichte an Elektronen
elektrisch geladene Teilchen des Sonnenwindes folgen Magnetfeldlinien und treffen auf O2 und N- Atome der Atmosphäre (E-Schicht) und ionisieren => emittieren Licht
3 Effekte der Ionosphäre auf Raumfahrzeug erläutern!
- Restatmosphäre erzeugt Widerstand --> Höhenlageänderung
-Erosion durch AO
- Aufladung des Satelliten --> Sat sammelt Elektronen auf OF, Ionen nur auf OF in Flussrichtung --> mehr Elektronen treffen ==> negative Aufladung des Sat
Wieso ändert sich mit abnehmendem Druck die Gaszusammensetzung im UHV?
1) wegen der freien Weglänge
--> Weglänge ist umgekehrt proportional zum Druck
2) ideale Gasgesetze
Nenne Quellen für Meteoriden!
-zerfallende Kometen
- Asteroiden --> Kollisionen im Gürtel
- Freisetzung auf Mond durch Primärmeteoriden
- Reste aus Entstehung Sonnensystem
- Interstelarer Staub
Welche Durchschnittsgeschwindigkeiten erreichen Space Debris und Mikrometeoriden im LEO?
LEO: 11km/s
GEO: 0,1-0,6 km/s
