außerhalb der Erde - we funktioniert das?

Diskutiere außerhalb der Erde - we funktioniert das? im Raumfahrt Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Hallo zusammen, ich habe mir gestern eine Reportage über das Space Shuttle auf ntv angeguckt und mir sind da paar Fragen augekommen die mir...

Moderatoren: mcnoch
  1. #1 Captain Murdock, 31.01.2012
    Captain Murdock

    Captain Murdock Flieger-Ass

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    Hallo zusammen,

    ich habe mir gestern eine Reportage über das Space Shuttle auf ntv angeguckt und mir sind da paar Fragen augekommen die mir vielleicht hier jemand beantworten kann.

    1.) Warum kreist z.b. das Space Shuttle außerhalb der Erde um diese herum und fällt nicht zurück auf die Erde? Schließlich spühren die Astronauten auch dort oben die Erdanziehungskraft allerdings deutlich geringer.
    Meine Theorie:
    Nach dem Start des Space Shuttles versucht dieses zig tausende von Stundenkilometer zu erreichen um durch die Zentrifugalkräfte außen zu bleiben. Quasie nichts anderes als die Geschichte mit einem am Seil angebundenen Stein und dieser wird nun herumgewirbelt.

    2.) Das Shuttle muss beim Wiedereintritt einen bestimmten Winkel aufweisen, ist er zu flach prallt es wie ein Stein vom Wasser ab, ist es zu steill verbrennt das Shuttle. Verbrennt es deshalb weil bei einem steileren Winkel nicht mehr nur die Keramikplatten die Hitze aufnemen würden, sondern auch die weiße Hülle des Shuttles?

    3.) Wie wichtig ist die Geschwindigkeit beim Wiedereintritt? Warum kann das Shuttle nicht im Weltall auf wenige km/h abbremsen und langsam intretten?
     
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  3. #2 volumic, 31.01.2012
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    Was war das für eine Reportage? Wurde dort tatsächlich erwähnt dass im Spaceshuttle Schwerkraft zu spüren ist? Dafür müsste das Shuttle von irgendwas über der Erde gehalten werden (Seil/Triebwerk). Im freien Flug/Fall geht das ja nicht. Es sei den es wird von der Atmosphäre gebremst.
     
  4. #3 LFeldTom, 31.01.2012
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    Die Gravitationskraft der Erde ist auf den typischen Bahnkurven des Shuttles gar nicht mal soviel kleiner als auf der Erdoberfläche. Die Astronauten spüren diese allerdings nicht, weil diese, wie von dir vermutet, durch die Fliehkraft kompensiert wird. Dazu muss die Geschindigkeit in der Tat passend gewählt sein (28000+X Km/h hab ich im Hinterkopf). Im Beispiel mit dem Seil kannst Du in Näherung die Seilkraft durch die Erdanziehungskraft ersetzen.


    Alleine die Treibstofffrage spricht dagegen - es würden Unmengen Treibstoff benötigt für solch eine radikale Geschwindigkeitsänderung (Beschleunigen und Abbremsen sind im All diesbezüglich gleichberechtigt). Allein diesen zusätzlichen Treibstoff ins All zu befördern würde ein vielfaches weiteren Treibstoff beim Start erforden - die notwenigen Strukturerweiterungen kommen auch noch dazu.

    Anschließend würde der Shuttle quasi im freien Fall auf die Erde zusteuern, was sicherlich einfacher zu handhaben wäre als vorherige Treibstoffgeschichte.
     
  5. #4 atlantic, 31.01.2012
    atlantic

    atlantic Space Cadet

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    Also eine geringe Erdanziehung (Schwerkraft) ist in der Entfernung schon noch vorhanden, nicht umsonst muss die ISS regelmässig wieder auf ihre Bahnhöhe gebracht werden.

    Jedes Objekt das die Erde umkreist, fliegt mehr oder weinger auf einer Spiralförmigen Bahn, d.H. ohne Korrekturen gehts immer mehr der Erde entgegen.

    Dies gilt natürlich nur bis zu einer bestimmten Entfernug von der Erde, denn irgendwann kommt dann die Anziehungskraft des Mondes ins Spiel.

    Und das mit dem Eintauchen in die Atmosphäre ist so ähnlich wie das werfen eines flachen Steines über das Wasser.
    Kommst du flach hopst er.
    kommst du steil ist er sofort weg.
     
  6. Boogi

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    Hi,

    zu 2.:
    Die Temperatur der Keramikkacheln hängt von zwei Faktoren ab: Dem Wärmestrom aus der Luft in die Kachel und dem Wärmestrom, der durch Abstrahlung weg geht. Je schneller (Machzahl) und je tiefer (Luftdichte) das Shuttle fliegt, desto höher ist der Wärmestrom aus der Luft in die Kacheln und desto höher die Temperatur der Kacheln.
    Das "steil" und "flach" bezieht sich hier auf die Flugbahn und nicht so sehr auf den Anstellwinkel. Ein steiler Eintritt heißt eben: tief & schnell => heiß.

    Gruß
    Boogi
     
  7. #6 volumic, 31.01.2012
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    Dass eine Schwerkraft noch vorhanden ist, davon zeugt alleine schon die Tatsache dass das Objekt nicht in den Weltraum weg fliegt sondern in der Umlaufbahn bleibt. Regelmäßige Korrekturen sind eher deswegen notwendig, weil das Objekt immer noch Luftmoleküle aus dem Weg räumen muss. Das ist eigentlich das einzige was die Astronauten als eine "Kraft" spüren könnten, was sie aber nicht spüren, da die Verzögerung mikroskopisch ist. Aber es ist nicht die Schwerkraft der Erde. Und Schwerkraft wäre auch in keinster Weise zu spüren, egal wie die Form der Umlaufbahn ist.
     
  8. #7 LFeldTom, 31.01.2012
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    LFeldTom Space Cadet

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    Unter 300Km Bahnhöhe beträgt die Gravitationskraft mind. 90% der Gravitationskraft auf der Erdoberfläche. Ich würde da eher von geringer Abnahme sprechen.
     
  9. #8 Chopper80, 31.01.2012
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    Dass sich die Objekte in der Umlaufbahn der Erde nähern, hat einzig und allein damit zu tun, dass auch dort oben noch ein wenig Restatmosphäre vorhanden ist und durch die somit vorhandene, wennauch sehr geringe Reibung die Geschwindigkeit verringert wird.

    C80
     
  10. #9 Flusirainer, 31.01.2012
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    Soll das jetzt heißen,das dies alleine der Grund ist?
    Wenn dem so wäre,dann würden ja die Teile in der Umlaufbahn nur langsamer werden,aber weiterhin auf ihrer Höhe verbleiben.Iirgendwann halt nur immer am selben Fleck stehend.Also so ganz ohne Anziehungskräfte nähert sich wohl kein Objekt in der Umlaufbahn der Erde.




    Diesbezüglich mal ne weitere Frage.
    Wie ist das überhaupt mit stationären Satteliten?Was hält denn die positionsgenau an Ort und Stelle?
     
  11. #10 Lancer512, 31.01.2012
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    Ich erkläre es mal anders: Je fester du einen Stein wirfst, umso weiter fliegt er. Aber er fällt immer gleich schnell auf die Erde zurück. Würde der Stein jetzt (vom der Luftwiederstand mal abgeshen) so stark geworfen, dass seine Flugbahn größer als der Erdradius ist, würde er nie auf die Erde fallen. Genauso ist das mit Objekten im Orbit. Die fallen auch nur um die Erde, daher kommt das Gefühl der Schwerelosigkeit, das man aber auch in einem Flugzeug erreichen kann (Zero G).

    Ich empfehle mal den Freeware Weltraum-Simulator "Orbiter" zu testen. Da kann man das oben von dir genannte alles ausprobieren.
     
  12. #11 Chopper80, 31.01.2012
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    Wenn ein Objekt in einer Umlaufbahn langsamer wird, verringert sich die Höhe der Umlaufbahn. Wird es schneller, erhöht sich die Bahnhöhe. Bei den geostationären Satteliten ist die Bahngeschwindigkeit mit der Erdrotationsgeschwindigkeit identisch, so dass sie scheinbar an der selben Stelle zu stehen scheinen. Die dieser Geschwindigkeit gehörende Bahnhöhe beträgt bei der Erde so ca 36oookm.
    Ein Blick ins Wiki erklärts noch näher:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Satellit_(Raumfahrt)
    http://de.wikipedia.org/wiki/Hohmannbahn

    C80
     
  13. #12 Flusirainer, 31.01.2012
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    Das ist mir schon klar.Nur alleine die Umlaufgeschwindigkeit ist ja wohl nicht der Grund,sondern auch die Erdanziehungskräfte.Denn erst durch die Umlaufgeschwindigkeit wird ja die Erdanziehung kompensiert.
    So wie der von mir zitierte Satz da steht,könnte man meinen,das quasi der Luftwiderstand die Objekte ausbremst und auf die Erde zurück drückt. :)
     
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    Hallo

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  15. #13 Chopper80, 31.01.2012
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    Jede Umlaufbahn um irgendeinen Himmelskörper ( Sonne, Erde, Mond und Sterne ) hat eine von der Höhe abhängige Umlaufgeschwindigkeit...

    C80
     
  16. mcnoch

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    Das Shuttle ist in seinem Orbit natürlich noch im Wirkungsbereich der Erdanziehung. Dieser reicht noch sehr weit raus ins Sonnensystem. Umlaufbahnen in erdnahen Orbits sind im Prinzip ballistische Kurven, die man aber so steuert, dass man permanent an der Erde vorbei fällt. Daher ist es auch nicht möglich die Geschwindigkeit des Shuttles vor dem Wiedereintritt auf Null zu bringen. Man verzögert das Shuttle gerade soweit, wie es notwendig ist, um es genau so absteigen zu lassen, dass dieser Abstieg im Zielgebiet endet. Das Shuttle ist ja auf seiner Abstiegsbahn ein "Segelflieger", der Sinkrate Höhe gegen Geschwindigkeit tauscht, bis er seinen Zielpunkt erreicht hat. Da - vereinfacht gesagt - alle vier Hauptfaktoren für den Kurs festgelegt sind, nämlich Höhe, Geschwindigkeit, Eintrittswinkel und Zielort gibt es für jeden Landeort ein "Eintrittsfensters", durch den das Shuttle diese Landeplatz erreichen kann.

    Da der Winkel beim Wiedereintritt in die dichteren Atmosphärenbereiche und die Eintrittsgeschwindigkeit vorgegeben ist,

    Nein. Bei einem steileren Eintritt würde die gleiche Brems/Reibungsenergie in kürzerer Zeit auf das Shutttle wirken und die thermisch hauptsächlich betroffenen Flächen wesentlich stärker erhitzen. Da man beim Shuttle dir möglichen Landeplätze und damit den Abstiegspfad genau kannte, konnte man dies hermischen Kräfte genau ausrechnen und die verschiedenen Bereiche entsprechend mit Hitzeschutzschilden versehen. Der Abstiegspfad des Shuttles wurde u.a. auch deswegen auf die geringstmögliche thermische Belastung festgelegt, weil das Shuttle ja bis zu 100 Mal wieder-verwandt werden sollte, man also das Material schonen musste.
     
Moderatoren: mcnoch
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