Raumfahrt 2 Fragen
Fragen zu Raumfahrt 2, unvollständig, ohne 128
Fragen zu Raumfahrt 2, unvollständig, ohne 128
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 80 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Physique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 19.09.2014 / 12.07.2018 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/raumfahrt_2_fragen
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| Intégrer |
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113) Teilen Sie die elektrischen Triebwerke nach der Treibstoffbeschleunigungsart ein! Ordnen Sie das RIT-TW dieser Einteilung ein!
- Elektrostatisch
- Elektrothermisch
- Magnetoplasmadynamisch
RIT-TW sind Ionentriebwerke, die Elektrostatisch beschleunigt werden
114) Wodurch wird die effektive Austrittsgeschwindigkeitin einem widerstandsgeheizten TW begrenzt?
Durch thermisches Versagen des Wärmeaustauschermaterials der Brennkammer (z.B. Wolfram mit Schmelztemperatur von 3653K)
115_1) Warum benötigen einige elektrische Antriebstypen einen Neutralisator?
Bei einigen TW wird der Treibstoff ionisiert und dann beschleunigt ausgestoßen. Würde das ausgestoßene Gas nicht neutralisiert werden, so würde sich der Satellit negativ laden (Elektronenüberschuss) und somit das ausgestossene ionisierte Gas wieder anziehen, wodurch der Schub wieder zu Null wird.
115_2) Welche der folgenden TW benötigen einen Neutralisator? (vgl. 115_1+3))
115_3) Welche der folgenden TW benötigen einen Neutralisator? (vgl. 115_1+2))
116) Nennen Sie je eine thermische Rakete die a) eine direkte und b) eine indirekte Energiekopplung besitzt!
(eigentlich je 2 gefragt, Antwort jedoch nur mit je 1 beispiel)
a) chemische Flüssigraketen
b) Resistojet
117) Ordnen Sie folgende Antriebssysteme nach steigendem spezifischen Impuls!
- nuklear-thermische Raketen
- Kaltgassysteme
- Ionen-Antriebe
- chemische Antriebe
- Kaltgassysteme
- chemische Antriebe
- Ionen-Antriebe
- nuklear-thermische Raketen
118) Was begrenzt die Lebensdauer von Satelliten?
- Ausfall der Nutzlast
- kein "Sprit" mehr
- Degradation der Solarzellen
- Degradation des Akkus
- Strahlungsprobleme
- der Nutzungszweck ist erfüllt oder nicht mehr vorhanden
119_1) Welche Einsatzzwecke finden sekundäre Antriebssysteme in der Raumfahrt?
119_2) Welche Einsatzzwecke finden sekundäre Antriebssysteme in der Raumfahrt?
120) Welche Aufgabe hat ein Lageregelungssystem von Raumflugkörpern zu erfüllen?
121) Was versteht man unter einer Nutationsbewegung, was unter einer Präzessionsbewegung rotierender Körper?
Nutation: Bewegung der Rotationsachse um die Drehimpulsachse, wenn der Drehimpuls nicht parallel zum größten/kleinsten Drehmoment.
Präzession: Ausweichbewegung eines äußeren Kräften unterworfenen Kreisels in Drehbewegung senkrecht zur angreifenden Kraft.
122) Ein Satellit erfährt nach Ausfall der Lagerregelung ein Störmoment von 0,1 Nm um eine Achse mit dem Trägheitsmoment 100 kgm2. Welche Werte weisen der Lagewinkel und die Drehgeschwindigkeit gegenüber dem rotationsfreien Anfangszustand nach 100 s auf?
Θ*dω/dt = M; Θ*ω = M*t; Θ*ɸ = M*t2/2;
ω = M*t/Θ = 0,1 1/s
ɸ = M*t2/(2*Θ) = 5 rad
123) Was versteht man unter der Inklinationskorrektur geostationärer Satelliten? Welche Störung macht diese notwendig?
Kompensation Nord-Süd-Störung
Ursache: Gravitationseinflüsse von Sonne und Mond
124) Welche Störungen geostationärer Satelliten werden durch die sogenannte Translationskorrektur kompensiert? Wodurch werden sie verursacht?
Ost-West-Drift
Ursache: ungleiche Massenverteilung der Erde
125) Geben Sie 3 Vorteile der Drallstablilisierung gegenüber der Dreiachsenstabilisierung an!
- kein Treibstoffverbrauch bei keinem Störmoment
- Eigenstabilität
- im allgemeinen weniger Triebwerke und Sensoren nötig
126) Nennen Sie die drei Regelphasen einer Drallstabilisierung!
1: Nutationsbewegung und -dämpfung
2: Präzessionsbewegung und Zielausrichtung
3: Lagestabilisierung
(Zusatz: Regelphasen bei Dreiachsenstabilisierung:
1: Geschwindigkeitsdämpfung
2: Zielausrichtung
3: Lagestabilisierung)
127) Wie lange und in welcher Richtung muss ein Stellmoment M = 0,1 Nm aufgebracht werden, um die Rotationsachse eines Satelliten mit dem Drall D = 100 Nms um 5,73° zu drehen?
∆I = δ*D/I = F*∆t
5,73° = 0,1 rad -> t = 100 s
Das Stellmoment steht senkrecht zum Drallvektor.
129) Begründen Sie die unterschiedlichen Anforderungen an das Triebwerks-Schubniveau bei den Regelphasen 2 und 3 einer Drallstabilisierung!
Phase 2: Hohes Schubniveau, da Präzession induziert werden muss
Phase 3: geringes Schubniveau, denn geringe Störmomente rufen nur sehr kleine zu korrigierende Präzession hervor
130) Welche Teilaufgaben beinhalten die Lageregelung, welche die Bahnregelung?
Lageregelung: - Geschwindigkeitsregelung, -dämpfung
- Zielausrichtung
- Lagestabilisierung
- Steuerung von Nickbewegungen
Bahnregelung: - Kompensation von Injektionsfehlern
- Positionierung und Positionswechsel
- Bahnkorrektur bei Kompensation von Störungen
- Positionsregelung
131) Ein Raumflugkörper befindet sich auf einer zur Äquatorebene geneigten elliptischen Umlaufbahn um die Erde. Durch ein Impulsmanöver soll die Inklination der Bahn verändert werden. An welcher Stelle der Bahn wird man dieses Manöver sinnvollerweise durchführen und warum?
∆v senkrecht zur Bahnebene im Knoten der Bahnebenen in Richtung der neuen Bahnebene.
∆v = 2*vk*sin(∆I/2)
132) Nennen Sie vier Störeinflüsse, die die Umlaufbahn von Erdsatelliten beeinflussen!
- Gravitationseinfluss von Sonne und Mond
- ungleiche Massenverteilung der Erde
- Solardruck
- magnetische Störmomente
- innere Störmomente (Besatzung, mechan. bewegte Teile, Schubvektorfehler, Lecks)
133) Worin besteht der wesentliche Unterschied zwischen einer aktiven und einer passiven Stabilisierung?
Passive Stabilisierungsverfahren kommen ohne Regeleinrichtung, Sensoren, Stellglieder aus und erfordern keine Energiequellen. Die Genauigkeit ist nicht so hoch wie bei aktiven Verfahren.
134) Nennen Sie vier Stellglieder für die aktive Satelliten-Lageregelung!
- Reaktionsdüse
- Stellmagnete
- Drallräder
- Stellkreisel
135) Bennen Sie die fünf Flugbereiche einer RVD-Mission in ihrer zeitlichen Reihenfolge!
Fernlenkphase, Annäherungsphase, Endanflug, Nahbereichsmanöver, Andockphase
(RVD steht für Rendezvous and Docking)
136) Nennen Sie vier typische Missionen, die "Rendezvous and Docking"-Manöver erforderlich machen!
Wartung von Satelliten, Reparatur, Versorgung von Satelliten, Montage von Großstrukturen im All, Austausch und Versorgung der Crew der ISS, ...
137_1) Welche Arten von Energiequellen oder Energiespeichern und Wandlern kommen heute am ehesten für die elektrische Energieversorgung von Raumflugkörpern in Frage wenn:
relativ hohe Leistungen für kurze Zeiten benötigt werden (wenige Stunden)?
Batterien, Brennstoffzellen
137_2) Welche Arten von Energiequellen oder Energiespeichern und Wandlern kommen heute am ehesten für die elektrische Energieversorgung von Raumflugkörpern in Frage wenn:
für lange Zeiten (Monate und Jahre) Leistungen bis ca 10 kW in einer Erdumlaufbahn benötigt werden?
Solarpanels (evtl. auch schon nuklear-thermisch)
137_3) Welche Arten von Energiequellen oder Energiespeichern und Wandlern kommen heute am ehesten für die elektrische Energieversorgung von Raumflugkörpern in Frage wenn:
für lange Zeiten (Monate oder Jahre) Leistungen bis ca. 10 kW für eine Flugbahn zu den äußeren Planeten benötigt werden?
nuklear-thermisch (Radioisotopenbatterien) und nuklear-reaktiv
138) Bei der Jupitersonde GALILEO wurden zur Energieversorgung Radioisotopenbatterien verwendet. Was versteht man darunter? Welche Energiewandlerart wird angewendet?
Radioisotope Thermal Generator: Zerfallswärme von radioaktiven Materialien (Isotopen) wird über thermisch-elektrischen Wandler in elektrische Energie umgewandelt.
139) Erklären Sie anhand einer Skizze die Wirkungsweise einer Solarzelle! Welche Materialien werden für Solarzellen in der Raumfahrt hauptsächlich angewendet? Nennen Sie zwei!
Materialien: Silizium, GaAs (Galliumarsenid)
Skizze siehe Fragenkatalog
140) Wie groß ist die Energiestrahlleistung der Sonne pro Quadratmeter in Erdnähe? Wie viel Prozent davon kann typischerweise photovoltaisch genutzt werden?
S = 1395 W/m2
14 % (auf der Erde noch etwas weniger, da keine harte UV-Strahlung ankommt.)
141+142) Wie ist die Solarkonstante definiert und welchen Zahlenwert hat sie?
Wie groß ist diese auf dem Merkur (Abstand zur Sonne ca 2/5 AE)?
Die Solarkonstante ist die Strahlungsenergie, die auf einen Quadratmeter im Abstand von 1 AE auftrifft.
S = 1395 W/m2
Auf dem Merkur ist diese 6,25 (= (5/2)2) mal so groß.
143) Der Saturn ist ca 10 mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Wie groß ist die Energieeinstrahlleistung pro Quadratmeter auf dem Saturn im Verhältnis zum entsprechenden Wert auf der Erdoberfläche?
100 mal kleiner
144) In welcher Form ist die Energie in einem Kaltgastriebwerk gespeicher?
Überdruck
145) Nennen Sie mindestens 2 Vorteile und Nachteile von Kleinsatelliten-Missionen!
Vorteile: - kurze Entwicklungszeiten
- geringe Kosten
Nachteile: - nur begrenzte Nutzlast
- sehr abhängig von der Mission, mit der man beim Start mitfliegen darf (Der "Hauptsatellit" gibt den Orbit, die Masse und das Volumen der Kleinsatelliten vor!)
146) Was ist die Hauptaufgabe des Kleinsatelliten BIRD?
Aufspüren von "Hochtemperatur-Ereignissen"
147) Was ist ein schwarzes Loch?
Geht bei einem Stern der Wasserstoffvorrat zu Ende, so beginnt er sich aufzublähen. Ist der Stern sehr massereich, so wird es zu keiner Supernova kommen, sondern der Stern stürzt in sich zusammen und wird immer dichter, bis die Fluchtgeschwindigkeit an der Oberfläche die Lichtgeschwindigkeit erreicht. Dies wird dann "Ereignis-Horizont" genannt, da von da nicht einmal mehr Licht entweichen kann.
148) Test 1
eins
149) Test 2
zwei
