Höhe messen

Diskutiere Höhe messen im Raumfahrt Forum im Bereich Luftfahrzeuge; durch die Reibung (Restathmosphäre, Staubpartikel...) wird die ISS (so wie auch jedes andere Objekt im Weltraum) ganz leich (kaum messbar)...
L29

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durch die Reibung (Restathmosphäre, Staubpartikel...) wird die ISS (so wie auch jedes andere Objekt im Weltraum) ganz leich (kaum messbar) abgebremst, weil dadurch die Zentrifugalkraft abnimmt wird sie etwas schwächer als die Erdfanziehungskraft (nur ganz wenig) deshalb muss die ISS (oder andere Sateliten) regelmäßig ihre Lagerungstriebwerke/oben genannte Rakete zünden um wieder die gewünschte Höhe/Geschwindigkeit zu erreichen

und die Schwerelose in der ISS/Shuttle entsteht dadurch dass sich Erdbeschleinigung und Zentrifugalkraft aufheben

zur Höhenbestimmung (ohne Druckmessung): ja es ist möglich die Höhe mittels GPS zu bestimmen, kann sogar ein Handheld mit GPS maus und passender Softwear
 
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Nemo

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Danke für die Antworten, auch wenn ich eigentlich nicht nach Schwerkraftsverhältnissen o.ä. gefragt habe.

Mehrmals wurde hier GPS als Methode zur Höhenbestimmung angeführt - ich habe allerdings mal gehört das GPS, zumindest in der Sportfliegerei, nicht gerade zur Höhenmessung geeignet ist.
Des weiteren kann GPS ja eigentlich nur funktionieren wenn man sich unterhalb der GPS-Satelliten befindet denke ich?

Was die Gravitation angeht so wurde hier ja schon beschrieben das sie eigentlich nicht in Frage kommt. Außerdem dürfte es wohl schwer sein in einer Rakete die beschleunigt noch zu messen wie stark die Gravitation ist?

Also nach dem was hir so geschrieben wurde scheint es mir das nur drei Möglichkeiten überbleiben:

- Trägheitsnavigation, was den Vorteil hat das man unabhängig von einer Bodenstation.
- optisch, so weit ich weiß haben die Astronauten der Apollo Missionen auch mittels der Sterne ihre Position erechnen können.
- Funk, wobei ich hier nicht genau weiß wie dies funktionieren würde... (ich meine jetzt keinen Radar)

liege ich mit diesen drei Möglichkeiten richtig? Wo habe ich Denkfehler bzw. wo könnt ihr noch was Ergänzen?

gruß Nemo

PS: Meine Frage war wohl insgesamt schlecht gestellt. Ich hätte nicht nach der Höhe sondern eher nach der Position im Raum fragen sollen...
 
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Togge schrieb:
Eine Höhenmessung mit Radar wie bei einem Flugzeug ist sinnlos. Man stelle sich vor, die Raumstation überfliegt den Himalaja, wie die Anzeige da hin- und herspringen würde.
Lass dass über einen Tiefpassfilter laufen, bei einer Umdrehung alle neunzig Minuten ist das Himalaya in 2 Minuten vorbei. Da sie das Signal nicht mit großer Stärke auf ihre Schubdüse legen eine brauchbare Art der Regellung. Am besten ist wahrscheinlich die Bestimmung durch Bodenstation oder die Nutzung von anderen genau bestimmten Strahlungsquellen (=GPS).

Nemo schrieb:
Mehrmals wurde hier GPS als Methode zur Höhenbestimmung angeführt - ich habe allerdings mal gehört das GPS, zumindest in der Sportfliegerei, nicht gerade zur Höhenmessung geeignet ist.
Des weiteren kann GPS ja eigentlich nur funktionieren wenn man sich unterhalb der GPS-Satelliten befindet denke ich?
Theoretisch könnte man sogar auf dem Mond seine Position mit GPS bestimmen, jedoch ist es am besten, wenn man innerhalb der Satellitenumlaufbahn ist. Diese befinden sich auf 24.000km Höhe und damit oberhalb aller LEOs.

Nemo schrieb:
optisch, so weit ich weiß haben die Astronauten der Apollo Missionen auch mittels der Sterne ihre Position erechnen können.
Ach, da bin ich noch gar nicht drauf gekommen. Eigentlich die einfachste und beste Methode, da der Sternenhimmel 400km über der Erde (oder meinetwegen auch 400.000km weit weg von der Erde) exakt genauso aussieht wie auf der Erdoberfläche. Dazu keine Wolken und "Lichtverschmutzung".
 
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Schorsch schrieb:
Lass dass über einen Tiefpassfilter laufen, bei einer Umdrehung alle neunzig Minuten ist das Himalaya in 2 Minuten vorbei. Da sie das Signal nicht mit großer Stärke auf ihre Schubdüse legen eine brauchbare Art der Regellung. Am besten ist wahrscheinlich die Bestimmung durch Bodenstation oder die Nutzung von anderen genau bestimmten Strahlungsquellen (=GPS).

Die Flugbahnhöhe der ISS wird nicht mit Hilfe der Lageregelungstriebwerke kontinuierlich angepasst, sondern durch punktuelle Zündungen der OMS-Triebwerke des Space Shuttle oder des Triebwerks eines Progress Transporters. Diese Zündungen erfolgen im erdnächsten bzw. erdfernsten Punkt der Bahnellipse, um Energie zu sparen (Hohmann-Bahn). Die Bestimmung dieser Bahnpunkte erfolgt über die Bahnelemente. Eine Radarhöhenmessung ist dort wenig hilfreich, auch ein Tiefpass hilft nicht, denn der mittelt nur die Höhenmessung. Das wäre viel zu ungenau, um den Zeitpunkt der Zündung zu bestimmen.

Hier kann man die Entwicklung der Bahnhöhe der ISS verfolgen: http://www.heavens-above.com/issheight.asp?lat=53.500&lng=10.483&alt=51&loc=Schwarzenbek&TZ=CET

Die letzte Anhebung der Bahnhöhe erfolgte am 9. Juni durch den angekoppelten Progress Transporter um 1,3 km.

Hier gibt es die aktuellen Bahndaten: http://www.heavens-above.com/orbitdisplay.asp?satid=25544

Die ISS befindet sich zur Zeit auf einer leicht elliptischen Bahn zwischen 335 und 349 km über dem Erdboden.
 
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L29 schrieb:
durch die Reibung (Restathmosphäre, Staubpartikel...) wird die ISS (so wie auch jedes andere Objekt im Weltraum) ganz leich (kaum messbar) abgebremst, weil dadurch die Zentrifugalkraft abnimmt wird sie etwas schwächer als die Erdfanziehungskraft (nur ganz wenig) deshalb muss die ISS (oder andere Sateliten) regelmäßig ihre Lagerungstriebwerke/oben genannte Rakete zünden um wieder die gewünschte Höhe/Geschwindigkeit zu erreichen

Die Zentrifugalkraft hebt die Schwerkraft an jedem Punkt der Bahn gerade auf. Durch die etwas veringerte Geschwindigkeit krümmt die Erdschwerkraft die Bahnkurve aber stärker, so dass die Bahnkurve sich spiralförmig langsam der Erde nähert.
 
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Nemo schrieb:
Mehrmals wurde hier GPS als Methode zur Höhenbestimmung angeführt - ich habe allerdings mal gehört das GPS, zumindest in der Sportfliegerei, nicht gerade zur Höhenmessung geeignet ist.
GPS gibt halt die Höhe genau an (über dem Rotationsellipsoid). Die Höhenangaben der Luftfahrt sind in Wirklichkeit keine Höhenangaben, sondern Luftdruckangaben, anhand der Standardatmosphäre in Fuß ausgedrückt. Und das passt nicht zusammen. Deshalb muss so lange einheitlich barometrisch gearbeitet werden, bis es ein redundantes Satellitennavigationssystem gibt, welches nicht von den Streitkräften beaufsichtigt wird. Von da an kann einheitlich in genauen Längenmaßen bei der Höhe gearbeitet werden.
 

Butschki

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sry, ist zwar off-topic aber,

mit was für einer geschwindigkeit fliegt denn die iss??

denk mal das wird in km/s gemessen oder??
 

Nemo

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Laut wikipedia 29.000 km/h

gruss Nemo
 

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Nemo schrieb:
So wie jedes Objekt auf einer (relativ) erdnahen Umlaufbahn ... Wobei man hier wieder klären müsste: Geschwindigkeit in Bezug auf WAS? Aber wir wollen nun nicht zu spitzfindig werden :FFTeufel:

Bernhard
 

Nemo

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Da steht "Relativgeschwindigkeit" - ich denke mal das damit die Geschwindigkeit gegenüber der Erdoberfläche gemeint ist? Von einem geostationärn Satellit, der ja >scheinbar< auch auf der Stelle steht" sagt man ja im normalfall auch das er sich nicht bewegt...

gruss Nemo

PS: Wenn man schon so penibel wird, könnte man auch darauf aufmerksam machen das ein Satellit nicht fliegt sondern fällt - oder liege ich da falsch *g*?
 
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Die Bahngeschwindigkeit von 29000 km/h für die ISS ist zu hoch. Tatsächlich sind es zur Zeit bei einem Bahnumfang von 42437 km und einer Umlaufzeit von ca. 91 Min. ungefähr 27980 km/h. Bezogen ist diese Geschwindigkeit auf einen festen Punkt im Raum, z.B. auf den Frühlingspunkt. Bezogen auf die Erdoberfläche ist diese Geschwindigkeit aber geringer, da die Erde nach Osten rotiert und die ISS die Erde auch in Ostrichtung umkreist. Am Äquator beträgt die Geschwindigkeit der Erdoberfläche immerhin 1666 km/h, daher startet man Raumfahrzeuge gern in der Nähe des Äquators Richtung Osten, da man dort einen Geschwindigkeitsvorteil hat, den die Trägerrakete nicht aufbringen muss. Der Startplatz Kourou ist da ideal.

Bei einem geostationären Satelliten beträgt die Bahngeschwindigkeit ca. 11100 km/h, bezogen auf einen festen Punkt. Bezogen auf die Erdoberfläche ist es aber sinnvoller, die Winkelgeschwindigkeit anzugeben. Die beträgt 0°/h, wobei manche geostationären Satelliten etwas über dem Äquator hin und her pendeln, wenn ihre Bahnebene etwas zum Äquator geneigt ist.
 
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Nemo schrieb:
Da steht "Relativgeschwindigkeit" - ich denke mal das damit die Geschwindigkeit gegenüber der Erdoberfläche gemeint ist? Von einem geostationärn Satellit, der ja >scheinbar< auch auf der Stelle steht" sagt man ja im normalfall auch das er sich nicht bewegt...

gruss Nemo

PS: Wenn man schon so penibel wird, könnte man auch darauf aufmerksam machen das ein Satellit nicht fliegt sondern fällt - oder liege ich da falsch *g*?
Es kommt auf das Koordinatensystem an. Wir alle bewegen uns im Erdkoordinatensystem. Wenn man dieses fest in der Erde defininiert, also das Koordinatensystem mit der Erde rotiert, dann könnte man sagen, der Satellit ist stationär, wenn er stets über einem Punkt ist.
Besser ist es aber, man betrachtet das Koordinatensystem als rotationsfix relativ zur Sonne und befestigt im Erdmittelpunkt. So werden nämlich auch die notwendigen Energien besser verständlich.
 

Andi Wuestner

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Ich habe mal gelesen, dass z.B. das Shuttle die Beschleunigung misst (dafür gibt es schließlich Sensoren) und durch zweifache Integration die Entfernung zum Startort ermittelt.

Andi
 
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die Beschleunigung kann man ganz leicht messen einfach eine Federwaage mit einem Gewicht dran, wenn das obere Ende der Federwaage frei drehbar gelager ist kann man auch gleich den Vektor ablesen
 
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Andi Wuestner schrieb:
Ich habe mal gelesen, dass z.B. das Shuttle die Beschleunigung misst (dafür gibt es schließlich Sensoren) und durch zweifache Integration die Entfernung zum Startort ermittelt.

Andi
Richtig, das Verfahren nennt man Trägheits- bzw. Inertialnavigation und das wird auch in der Luftfahrt verwendet. Vorteil des Systems ist, dass es von äußeren Hilfen unabhängig ist. Nachteilig ist aber, dass es nur zeitlich begrenzt genaue Daten liefert, da Messfehler auftreten, die mit der Zeit immer größer werden.

Trägheitheitsnavigation wurde auch im Apollo Raumschiff verwendet.
 
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Togge schrieb:
Richtig, das Verfahren nennt man Trägheits- bzw. Inertialnavigation und das wird auch in der Luftfahrt verwendet. Vorteil des Systems ist, dass es von äußeren Hilfen unabhängig ist. Nachteilig ist aber, dass es nur zeitlich begrenzt genaue Daten liefert, da Messfehler auftreten, die mit der Zeit immer größer werden.

Trägheitheitsnavigation wurde auch im Apollo Raumschiff verwendet.
Die Hauptfehlerquellen für INS oder IRS* sind Drift und sehr kleine Beschleunigungen. Bei einer Rakete in der Startphase sind die Beschleunigungen wahrscheinlich so groß, dass ich kleinere Störungen gut rausfiltern kann. Da es anfangs vor allem um das Erreichen der einigermaßen korrekten Flugbahn geht, sind kleinere Fehler zu verschmerzen. Für Raumschiffe wie Apollo oder das Space Shuttle ist eh nicht ganz so wild, da sie meist relativ große Energiereserven haben und somit kleinere Bahnkorrekturen kein großes Problem sind.
Wie genau allerdings ein Satellitenstart gesteuert wird würde mich auch mal interessieren.
 
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Ein GPS-Satellit z.B. beschleunigt in seinem tristen Leben kaum, verändert aber ständig seine Bahn und muss dennoch seine Position sehr präzise kennen. Mit Trägheitsnavigation geht das sicherlich nur begrenzt, dass muss anders geregelt sein. Ich tippe auf Bahnvermessung von den Bodenstationen aus.
 
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