Fakten über Satelliten

[Simon Maier]

Hallo,

Nr. 1 ist so richtig.

Nr. 2: Direkt zurückfliegen und wiedereintreten tun die Raketenstufen nicht. Ich hab ein Interview mit einem Leiter bei Astrium gefunden, wo so ein Vorgang beschrieben wird. Demnach wir die Raketenstufe auf eine stabile Umlaufbahn gebracht, und ist mit kleinen Steuerdüsen immer noch kontrollierbar. Dann wird der restliche Treibstoff abgelassen, damit die Raketenstufen bei Kollisionen mit Kleinteilen nicht explodieren und noch mehr Schrott ensteht.

Zitat: ,,Horst Holsten: Der Hauptantrieb ist dann zwar ausgebrannt, aber sie verfügen immer noch über ein Lageregelungssystem, das Bahnkorrekturen ermöglicht. Sie können keinen großen Schub mehr geben, aber die Einhaltung der Umlaufbahn gewährleisten. Natürlich geht auch das nicht über unbegrenzte Zeit, da irgendwann die Batterien erschöpft sind. Deswegen wird die Oberstufe schon beim ersten Umlauf auf den vorgesehenen Kurs gebracht. Eine weitere Vorsichtsmaßnahme besteht darin, die Tanks mit nicht verbrauchtem Treibstoff zu entleeren, um mögliche Explosionen zu verhindern. Denn wenn eine solche Stufe erst mal in tausend kleine Teile zerborsten ist, lässt sich natürlich überhaupt nichts mehr kontrollieren''

http://www.heise.de/tp/artikel/7/7019/1.html

Wenn die Raketenstufe die Erde umkreist hat sie die Atmosphäre hinter sich gelassen, in der Höhe gibts so gut wie keine Luft mehr die Objekte bremsen kann, die Atmosphäre ist hier millionenfach dünner als am Boden. Die Atmosphäre kann man sich vorstellen wie einen ,,Luftsee'', die Erdanziehungskraft zieht die Luft nach unten. Je höher man geht desto dünner wird die Luft, bis irgendwann gar keine mehr da ist. Damit ein Objekt verglüht muss es zurück in eine dichtere Luftschicht gebracht werden, erst in Höhen von rund 100 km fangen Objekte an zu verglühen.

3. Manche Satelliten haben zu schwache Antriebe, um sich komplett aus der Umlaufbahn zu bringen. Teilweise sind diese Antriebe nur für Korrekturen ausgelegt. Solche Satelliten stürzen irgendwann von alleine ab, ohne dass man sie noch steuern kann. Ich denke es gibt zu viele verschiedene Satelliten als dass man das allgemein sagen kann, Standards die überall gelten gibts auch nicht.


Wenn die Satelliten nicht auf ganz niedrigen Umlaufbahnen fliegen kann es jedoch tausende von Jahren gehen bis ein Satellit abstürzt und verglüht, im Geo Millionen Jahre. Ganz niedrig fliegende Satelliten (Erdbeobachtungssatelliten, Spionagesatelliten) können auch schon nach 10 oder 20 Jahren wieder eintreten.



http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/kommunikation/publikationen/111_nachrichten/dlr_nari111_28-33.pdf

 

[koehlerbv]

Nr. 1 stimmt nicht. Nach wie vor *stürzen* die Stufen "0" und "1" zur Erde, ggf. fallschirmgebremst, das ist aber nach wie vor die Ausnahme. Sie landen auch nicht immer im Meer - in Russland / Kasachstan geht das gar nicht. Das ist dann i.d.R. die Beute von Schrottsammlern.

Zu Nr. 2:
Man *versucht*, mehr und mehr Oberstufen gezielt in bestimmten Zonen zum geplanten Absturz zu bringen. Die Haupttriebwerke dieser Stufe(n) werden dazu *nicht* benutzt, sondern Hilfstriebwerke deutlich kleinerer Leistung.

Zu Nr. 3:
In der gleichen "Höhe" (falscher Begriff!) bleibt kein Satellit über "tausende Jahre".
Es gibt für mehr und mehr Satelliten von vornherein oder ggf. auch noch nachträglich ausgearbeitet Pläne / Verfahren, diese gezielt zum Verglühen / Absturz über geplanten Gebieten zu bringen. Dummerweise klappt das nicht immer, weil das "dumme Teil" schlicht vorher kaputt geht trotz der "angenehmen Bedingungen" dort draussen.

Für die Punkte 1 bis 3 gilt: Stimmt nicht.

 

[Simon Maier]

Hallo,

Du hast recht, das ,,zurückfliegen'' der 1. Stufe muss eher zurückfallen oder abstürzen heißen. Mit dem Meer hatte ich die westliche Raumfahrt im Hinterkopf, aber Russland startet seine Raketen ja von Land. Danke für deine Berichtigung.

 

[JE98]

Hi zusammen

Also nochmals kurz zusammengefasst:

1.) Raketenstufen:

• Die 0. Stufe (Booster-Stufe) fällt zurück zur Erde. Sie kann ins Meer, aber auch auf Land (z.B. Wüste) fallen. Manchmal wird sie auch mit Fallschirmen abgebremst, um eine "sanftere" Landung zu machen.
• Die 1. Stufe fällt auch wieder zurück zur Erde. Sie kann ins Meer, aber auch auf Land fallen. Manchmal wird sie auch mit Fallschirmen abgebremst, um eine "sanftere" Landung zu machen.
• Die 2. Stufe fällt nicht zurück zur Erde, sondern bleibt im Weltall. Später kann sie sich aber mit Hilfstriebwerken in eine niedrigere Umlaufbahn bringen, um dort zu verglühen.

Korrekt?


2.) Die 2. Raketenstufen als Weltraumschrott:

«Die 2. Raketenstufen (oder allg. die obersten Raketenstufen) machen einen grossen prozentualen Anteil des gesamten Weltraumschrottes aus. Sie werden oft nach Beendigung der Mission mit Hilfe von Hilfstriebwerken in eine niedrigere Umlaufbahn gebracht, da sie dort (schneller) verglüht.

—> Dieser Weltraumschrott ist also nicht so schlimm, weil er meistens "entsorgt" werden kann.»

Korrekt?


3.) Anderer Weltraumschrott:

«Zum anderen Weltraumschrott gehören alte Satelliten, aber auch kaputte Teile. Alte Satelliten können sich oft noch - wie die 2. Raketenstufe - in eine niedrige Umlaufbahn befördern (mithilfe von Hilfstriebwerken) um dort zu verglühen. Es gibt auch Satelliten (v.a GEO-Satelliten), die sich in einen "Friedhofsorbit" begeben, um nicht anderen funktionierenden Geräten in den Weg zu kommen.
Kaputte Teile, haben aber kein Antrieb. Somit bleiben die je nachdem tausende Jahre im Weltall.

—> Die alten Satelliten können meistens noch in eine niedrigere Umlaufbahn befördert werden. Die kaputten Teile hingegen, können das nicht und bleiben dort. Es kann mehrere Jahrhunderte bis Jahrtausende dauern, bis sie verglühen. Das heisst, diese Art von Weltraumschrott (kaputte Teile) ist schlimmer, da man sie nicht "entsorgen" kann.»

Korrekt?


Beste Grüsse und vielen Dank!

 

[koehlerbv]

Zu den Stufen:
Trenn Dich mal von der "0. Stufe" und lies die Ziolkowskische Raketengleichung. Das ist die erste Stufe. Booster hat auch nicht jede Raumfahrtträgerrakete, sie "verkomplizieren" nur etwas die o.g. Raketengrundgleichung.
Ich wüsste nicht, wo Raketenstufen in die Wüste fallen.

Wenige Raketen bringen irgendwelche Teile am Fallschirm mehr oder weniger sanft wieder runter, das waren und sind Ausnahmen. Es betrifft auch nur Booster.

Du unterschlägst mögliche vierte Stufen. Je nach Zählweise gibt es auch eine fünfte Stufe (im Sinne der Raketengrundgleichung) oder auch sowas wie "2,5 Stufen" (1. Stufe mit Boostern).

Gezielte beschleunigte Rückführungen von Oberstufen zwecks "heisser Entsorgung" sind ebenso selten. Punkt 2 ist somit derzeit falsch und eher theoretischer Natur.

Zu den Rückführungssystemen:
Jedes Kilogramm, was nicht dem Vortrieb dient (Triebwerk plus Strukturmasse), geht der Nutzlast verloren. Und ein Rückführungssystem (ob ein Fallschirmsystem oder Fallschirm plus Landehilfen wie Bremsraketen oder ein System aus Hilfsdüsen, Sensoren, zusätzlichen Kommunikationssystemen und Rechnern) kostet. Dann kommen die Teile benutzt und teilweise auch angebeult unten an - einfach in der Dorfschmiede ausdengeln ist nicht. Nun muss das gesamte System aufgearbeitet, getestet und dann wieder startklar gemacht werden - die Bergungskosten kommen noch dazu. Das ist meist viel teurer als einen neuen Booster zu produzieren, ergo lässt man es lieber ein One-Way-Produkt sein.

In eine simple 40-Zeilen-"Zusammenfassung" bekommst Du allein dieses Kapitel nicht hineingepresst.

Anmerkung am Rande: Es gibt auch Trägerraketentypen, die - so rein theoretisch, wenn es nicht zu teuer wäre im Verhältnis Aufwand Nutzen - einstufig eine ordentliche Nutzlast in den LEO tragen könnten. Wie ordnest Du diese Möglichkeit ein?

 

[JE98]

Hi

Vielen Dank für die Antwort. Dass es eben noch Raketen mit noch mehr Stufen gibt, bin ich mir bewusst. Aber diese habe ich jetzt hier nicht erwähnt.
Und es ist natürlich auch logisch, dass man lieber eine neue Raketenstufe baut, statt sie mühsam auf die Erde zurück zu holen.

Der Weltraummüll ist ja jetzt auch nicht so extrem schlimm.
Ich meine das ist eine riesige Fläche um die Erde herum. Da gibt es noch genug Platz. Klar müssen manchmal Satelliten ausweichen, aber im Grossen und Ganzen gesehen ist das nicht so dramatisch. Seid ihr da auch der Meinung?

Vielen Dank!

 

[koehlerbv]

Seid ihr da auch der Meinung?

Nein.

 

[JE98]

Hi zusammen

Also ich versuche es hier nochmals kurz und verständlich zusammen zu fassen.

Bemerkungen zum Text:

• Obwohl nicht jede Rakete Booster hat, nehme ich jetzt in meiner Zusammenfassung die Booster (0. Stufe) mitrein.
• Ich bin mir bewusst, dass es auch Raketen mit noch mehr Stufen (also z.B. 3. und 4. Stufe) gibt. Diese habe ich jetzt hier nicht beschrieben.

Zusammenfassung:

1.) Raketenstufen:

• Die 0. Stufe (Booster-Stufe) fällt zurück zur Erde. Sie kann auf Land, aber auch ins Meer fallen. Es gibt auch Booster, die mit Fallschirmen abgebremst werden (z.B. Solid Rocket Booster von Space Shuttle). Es gibt aber auch schon Konzepte, die Booster kontrolliert landen zu lassen (z.B. von SpaceX —> Falcon Heavy*).
• Die 1. Stufe fällt auch zurück zur Erde. Sie kann auf Land, aber auch ins Meer fallen. Es gibt aber auch schon Konzepte, die 1. Stufe kontrolliert landen zu lassen (z.B. von SpaceX —> Falcon 9, Falcon Heavy*).
• Die 2. Stufe bleibt meistens im Weltall. Es gibt aber auch selten Fälle, wo man die 2. Stufe kontrolliert verglühen lässt, indem man sie mit Hilfe von Hilfstriebwerken in die Atmosphäre lenkt. Es gibt auch schon Konzepte, dass man die 2. Stufe kontrolliert landen lässt (z.B. von SpaceX —> Falcon 9, Falcon Heavy**).

* https://www.youtube.com/watch?v=4Ca6x4QbpoM
** https://www.youtube.com/watch?v=sSF81yjVbJE

Korrekt?



2.) Die zweiten (oder "oberen") Raketenstufen als Weltraumschrott: (Weltraumschrott mit Antrieb)
Wie schon oben beschrieben, gibt es Konzepte, die 2. Raketenstufen entweder kontrolliert verglühen oder kontrolliert landen zu lassen.
- Das kontrollierte Verglühen, wäre zwar heute schon möglich. Dies würde aber enorme Kosten mit sich tragen und somit lässt man das, und baut lieber eine neue Raketenstufe.
- Die kontrollierte Landung ist bis heute nur ein Konzept.
Beide Möglichkeiten würden die Neuentstehung von Weltraummüll sehr reduzieren.
(Das kontrollierte Verglühen gibt es übrigens auch bei noch funktionierenden, alten Satelliten. Wie gesagt, wird das aber wegen des Preises sehr selten, bis fast gar nie gemacht.)

Korrekt?


3.) Anderer Weltraumschrott: (Weltraumschrott ohne Antrieb)
Es gibt auch vielen anderen Weltraumschrott, der kein Antrieb hat, z.B. kaputte Satelliten oder abgebrochene Teilchen. Somit ist weder ein kontrolliertes Verglühen, noch eine kontrollierte Landung möglich. Je nachdem wo sich diese antriebslosen Teile befinden, dauert es sehr lange, bis die Teile verglühen (oder kommt gar nicht erst zustande).

Korrekt?

Vielen Dank für die Hilfe! Liebe Grüsse

 

[JE98]

Also stimmt das von mir Beschriebene nun? Meiner Meinung nach sollte es jetzt stimmen.
Einverstanden?

Vielen Dank für die Hilfe!

 

[Simon Maier]

Hallo,

Dass die 2. Stufe kontrolliert landet kann nicht sein, denn dazu müsste sie (bei einer 2-Stufigen Rakete) vom Weltall wieder in die Atmosphhäre einteten ohne zu verglühen. Dazu wäre ein Hitzeschild notwendig, wie ihn Raumkapseln wie Apollo oder Orion oder Raumgleiter (Space Shuttle) haben. Ich hab bisher noch keine Raketenstufe gesehen die einen Hitzeschild hat. Raketenstufen die einmal im Weltall die Erde sind verglühen beim Wiedereintritt oder umkreisen für lange Zeit die Erde (z.B. Stufen im Geo). Die Erste Stufe der Falcon Raketen kann nur deshalb kontrolliert landen weil sie die Atmosphäre nie verlässt und deshalb auch nicht wieder einteten muss.

Dass die Booster und die 1. Stufe der Falcon Heavy kontrolliert landen können (allerdings muss das Space X noch beweisen, der Erstflug steht noch bevor) stimmt.

Zum Weltraumschrott: der Begriff ,,Kontrollierte Landung'' ist hier irreführend, man kann keinen Satelliten wieder landen, man kann ihn höchstens zum Absturz (und damit zum verglühen in der Atmosphäre) bringen. Dazu braucht man jedoch Kontrolle über den Satelliten, wenn die nicht gegeben ist weil er z.B. defekt ist kann man mit den heutigen technischen Möglichkeiten nichts mehr tun.

 

[JE98]

Hallo

Vielen Dank für die Antwort!
Eben ja, beim Satelliten gibt es nur das kontrollierte Verglühen. Bei der Raketenstufen, gibt es theoretisch beides, für das Kontrollierte Landen bräuchte man aber ein Hitzeschild, und das haben Raketenstufen eigentlich nicht, theoretisch wäre es aber möglich.

Dann noch eine andere Frage:
Gehen wir mal von einem MEO-Transport aus: Bis in welche Höhe (km) fliegen folgende Stufen durchschnittlich?

• 0. Stufe (Booster)
• 1. Stufe
• 2. Stufe

Herzlichen Dank!

 

[Chopper80]

Dass die Booster und die 1. Stufe der Falcon Heavy kontrolliert landen können (allerdings muss das Space X noch beweisen, der Erstflug steht noch bevor) stimmt.

Zweimal ist das mit der 1. Stufe schon gemacht worden. Beim ersten Mal hat man zwar die vorgesehene Plattform getroffen, aber die Steuerung hatte einen Fehler und die Landung war mehr ein Absturz. Beim zweiten Versuch letzte Woche hat alles wie geplant funktioniert, nur die Plattform war aus Wettergründen ( zu hoher Seegang ) nicht vor Ort. Die sanfte Landung bzw. Wasserung der 1. Stufe gelang mit einer Genauigkeit von 10m.

C80

 

[Simon Maier]

Hallo,

Danke für den Hinweis, hab gar nicht mitbekommen dass letzte Woche eine Falcon gestartet ist.

Was ich mich allerdings frage, wie sie das bei der Heavy machen wo gleich 3 Teile landen müssen, so groß ist die Plattform ja nicht