Höhe messen

Diskutiere Höhe messen im Raumfahrt Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Hallo zusammen, ich habe gleich zu beginn eine wahrscheinlich recht dumme Frage, aber: Wie misst man in einer Rakete die sich im Weltraum...

Moderatoren: mcnoch
  1. Nemo

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    Hallo zusammen,

    ich habe gleich zu beginn eine wahrscheinlich recht dumme Frage, aber:

    Wie misst man in einer Rakete die sich im Weltraum bzw. außerhalb der Atmosphäre bewegt die Höhe über der Erdoberfläche bzw. Entfernung zur Erde?

    Wird das alles über Trägheitsnavigation gemacht, und/oder wird auch mittels Funk die Entfernung gemessen? Oder gibt es vollkommen andere Möglichkeiten?

    Gruss Nemo
     
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  3. #2 Butschki, 15.06.2006
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    viell. über radar, je nachdem wie lange es dauert, bis das ausgesendete signal zurück kommt, daraus kann ja dann errechnet werden wie hoch ich bin, oder??
     
  4. #3 Schorsch, 15.06.2006
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    Ja, ich würde es ähnlich sehen: Radarhöhenmesser und für die unmittelbare Lenkung Trägheitsnavigation.
     
  5. #4 Nemo, 15.06.2006
    Zuletzt bearbeitet: 15.06.2006
    Nemo

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    Vielen Dank für die Antworten. Kennt ihr vielleicht Links wo es zu diesem Thema mehr Informationen gibt?

    gruss Nemo

    (PS: noch eine doofe Frage: Aber SpaceShipOne ist ja, so wie ich das verstanden habe, als Segelflugzeug mit Hilfsantrieb zugelassen, rein >theoretisch< würde das doch bedeuten das man es mit einem PPL-C fliegen dürfte oder ;)? )
     
  6. Togge

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  7. #6 Air Power, 19.06.2006
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    Zur "Gravitationsmessungsmethode":
    Brgenzer hat Recht: Die Fluchtkraft gleicht die Gravitationskraft aus

    Außerdem:
    Das Gefährt, welches sich durch den Weltraum bewegt fliegt (idealerweise) mit der 2. kosmischen Geschwindigkeit V2, die auf der Erdoberfläche etwa bei 11,2 km/s liegt. Nur wenn diese V2 erreicht wird, kann sich ein Objekt von der Erdanziehungskraft lösen und das Gravitationsfeld verlassen. Sobald V2 erreicht wird, kann die Gravitationskraft der Erde keinen Einfluss mehr auf das Objekt ausüben, da sie "überwunden" wurde.

    Wen es interessiert, die Formel zur Berechnung lautet:
    V2 = Wurzel aus 2*G*M/r0

    Grüsse
    Air Power :)
     
  8. #7 Air Power, 19.06.2006
    Zuletzt bearbeitet: 19.06.2006
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    Gerne:

    1.) Unterscheiden wir mal zwischen Space Shuttle und Raketen bzw. stationären Objekten wie Raumstation bzw. Satellit. Erstere bewegen sich nämlich mit V2 (das MÜSSEN sie auch, sonst könnten sie nicht von der Erde und ihrem Gravitationsfeld wegkommen)

    2.) Die stationären Objekte bewegen sich nur mit der ersten kosmischen Geschwindigkeit V1, diese beträgt 7,9 km/s und wird dann "verwendet", wenn man ein Objekt auf einer Kreisbahn um die Erde halten will, da sich hier Zentripetalkraft und Gravitationskraft ausgleichen soll(t)en. (Die Zentripetalkraft ist die Gegenkraft zur Zentrifugalkraft, also nach innen gerichtet und nebenbei eine der Ursachen für Kreisbewegungen).

    Die Schwerkraft ist nun mal eine etwas stärkere Kraft als die Zentripetalkraft, deswegen kommt immer die Rakete und schiebt die ISS nach oben.

    So, ich hoffe, das dürfte dir als Antwort genügen. Falls du Zweifel an der Richtigkeit meiner Theorie hast, immer raus damit.

    Grüsse
    Air Power

    PS: Die ISS befindet sich in einem Orbit etwa 381 km über der Erdoberfläche. Wie du auf die 200 000 km in Zusammenhang mit der ISS kommst, ist mir ehrlich gesagt ein Rätsel :?!
     
  9. #8 koehlerbv, 19.06.2006
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    @AirPower: So ganz stimmt das aber nicht - ein Trägerfahrzeug muss die Geschwindigkeit erreichen, die sein Ziel dann haben soll, ergo:
    1. kosmische Geschwindigkeit (um bei den Ziolkowskischen Begriffen zu bleiben) für geostationäre Orbits
    2. kosmische Geschwindigkeit für das Verlassen der Erdumlaufbahn (Flüge zum Mond oder zum Mars)
    3. kosmische Geschwindigkeit, um das Sonnensystem zu verlassen (Pioneer, Voyager).

    Von Daniils bekannt-gewohnten unwissenschaftlich-esoterischen Gedankengängen lassen wir uns aber jetz tnicht stören :p

    Bernhard
     
  10. #9 bregenzer, 19.06.2006
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    Was passiert eigentlich, wenn man das Objekt etwas über die jeweilige Geschwindigkeit beschleunigt? Zum Beispiel ein Satellit. Wird die Bahn dann elliptisch? :?!

    Heißt es geostationär, wenn der Satellit immer genau über einem Punkt der Erdoberfläche "fliegt", oder heißt das nur, dass er einfach in einem stationären Orbit um die Erde fliegt?:?!


    Selbstverständlich nicht.;)
     
  11. #10 Air Power, 19.06.2006
    Zuletzt bearbeitet: 19.06.2006
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    Geostationär bedeutet, wenn der Satellit die gleiche Winkelgeschwindigkeit hat wie die Erde und damit immer über einem bestimmten Punkt der Erdoberfläche "fliegt". Diese geostationären Satelliten befinden sich meistens 35.880 km über der Erdoberfläche.

    Hoffe, ich liege da nicht ganz falsch :red:

    @ koehlerbv:
    Sorry für den Fehler, ich wollte eigentlich nur prinzipiell den Unterschied zwischen bewegten Objekten im Weltall und stationären erläutern um Daniis Frage nach dem "Hinaufschieben" der ISS beantworten zu können :red:

    Grüsse
    Air Power :)
     
  12. Hog

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    Eigentlich müsste der Satellit sofort den Abflug machen (Verlassen der Bahn vom Mittelpunkt weg) wenn seine Bahngeschwindigkeit und damit die Zentripetalkraft nicht mehr im Verhältnis zur Erdanziehung stehen, oder? :?!
     
  13. #12 Air Power, 19.06.2006
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    Also ich kann nur sagen, dass ein Objekt, das gravitativ nicht an das Sonnensystem gebunden ist, eine hyperbolische Bahn hat. :?!
    Mehr fällt mir dazu leider nicht ein...
     
  14. #13 koehlerbv, 19.06.2006
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    Richtig. Die Betonung liegt aber auf "meistens", den geostationäre Umlaufbahnen müssen nicht zwingend kreisförmig sein, sondern können auch (sogar stark) elliptisch sein. Das ist jetzt aber ein "Nebenkriegsschauplatz", mit dem wir Daniil jetzt nicht überfordern wollen :FFTeufel:

    Naja ... Bewegt sind sie doch alle, oder? Ob nun "Spezialfälle" wie "polar" oder "geostationär" oder die "ganz normalen" - bewegen tun sie sich alle. Die Geschwindigkeit, die Inklination und die Höhe bestimmen, "was abgeht". Aber das ist auch noch nix für Daniil.

    Bernhard (der AirPower in keiner Weise auf die Füsse treten wollte ...!)
     
    Air Power gefällt das.
  15. #14 bregenzer, 19.06.2006
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    Ich komm nur darauf, weil Sputnik I und viele andere ja eine elliptische Bahn hatten und die Raketen damals wahrscheinlich noch nicht so genau die 1. kosmische Geschwindigkeit erreichen konnten. So eine elliptische Bahn könnte doch entstehen, wenn das Objekt irgendwo zwischen 1. und 2. kosmischer Geschwindigkeit fliegt. Es entfernt sich dann ein Stück von der Erden, seine Geschwindigkeit reicht aber nicht aus, um die Bahn zu verlassen, also kommt es nach einer weile wieder zurück. An dem am Weitesten entfernten Punkt müsste es dann am langsamsten sein. Stimmt das so in etwa?:?!
     
  16. #15 Air Power, 19.06.2006
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    Deine Beschreibung erinnert mich irgendwie an das 2. Kepler-Gesetz (Gesetz der Flcähenkonstanz; Aphel - größter Abstand zur Sonne, geringste Geschwindigkeit, Perihel - geringster Abstand zur Sonne, größte Geschwindigkeit).
    Du dürftest mit deiner Theorie Recht haben bregenzer, zumindest gemäß dem Gesetz der Flächenkonstanz. Aber ich weiss leider nicht, ob dieses Keplergesetz nur für Planeten oder allgemein für alle Objekte im Weltraum gilt. :?!

    @koehlerbv: Bist mir nicht auf die Füße getreten :)

    Grüsse
    Air Power
     
  17. #16 Schorsch, 19.06.2006
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    http://www.flugzeugforum.de/forum/showthread.php?t=25346&page=1

    Hier nochmal was zum nachlesen. Ein Satellit mit zu viel Speed würde tatsächlich in einen elyptischen Orbit gehen, wenn er nicht komplett das Schwerefeld der Erde verlässt.

    Daniiel's Wundersame Restanziehung ist wie bereits mehrfach gepostet Restwiderstand, welcher an der Geschwindigkeit meines Vehikels nagt.

    Aber der obige Thread ist echt nett.
     
  18. #17 koehlerbv, 19.06.2006
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    Jein ...

    1. kosmische Geschwindigkeit: Klar, das teil bleibt im Anziehungsbreich der Erde.
    "Irgendwo zwischen 1. und 2. kosmischer Geschwindigkeit": Da die zweite kosmische Geschwindigkeit nicht erreicht wird, bleibt es beim Einfluss unserer guten Mutter Erde.
    Kreisförmig oder elliptisch: Das hat mit der Geschwindigkeit nichts zu tun, solange die 3. kosmische Geschwindigkeit nicht überschritten wird (okay, dann ist das Zentrum der Bahm nur ein anderes - eben nicht mehr die Sonne!).
    Was die Geschwindigkeit am nächsten und am entferntesten Punkt zum Zentrum einer Umlaufbahn abgeht, hat AirPower natürlich vollkommen recht.

    Bernhard

    PS: Sputnik 1 flog höher als sehr viele seiner Nachfolger - für die zu befördernde Masse hatte die Rakete wirklich genug "Bumms".
     
  19. #18 Intrepid, 19.06.2006
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    Ich weiß es nicht!

    Aber können Raketen und Satelliten ihre Position nicht am besten mittels GPS bestimmen, inklusive Höhe? Müssen halt an allen Seiten Antennen sein, weil der Mask Angel einmal rundherum geht.

    Trägheitsnavigation für die kurzfristigen Positionsbestimmungen, zwischen zwei Satelliten-Plots oder wenn der Empfang kurzzeitig unterbrochen ist.

    Vor GPS (solche Zeiten soll es gegeben haben!), so stelle ich mir vor, wurden die Raketen und Satelliten vom Boden aus eingepeilt. Immerhin hatten Amerikaner, Chinesen und Russen riesige Schiffe mit riesigen Parabol-Antennen für die Raumfahrt in ihren Schiffslisten, die heute alle nicht mehr gebraucht werden. Wäre eine Erklärung dafür.
     
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  21. #19 Togge, 20.06.2006
    Zuletzt bearbeitet: 20.06.2006
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    Hier geht mal wieder so einiges durcheinander. Auf einen um die Erde kreisenden Satelliten wirkt zunächst einmal die Schwerkraft. Diese nimmt nach dem Gravitationsgesetz mit dem Quadrat des Abstandes von der Erde ab. In 400 km Höhe, was ungefähr der Bahnhöhe der ISS entspricht, ist sie nur etwas geringer als auf der Erdoberfläche. Diese Schwerkraft krümmt die Flugbahn des Satelliten in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit mehr oder weniger stark, so dass sich eine entsprechende Bahnkurve (Kreis, Ellipse oder Hyperbel) ergibt.

    Die Zentrifugalkraft ist eine Scheinkraft und nur wahrnehmbar, wenn man sich mit dem Objekt bewegt, z.B. für einen Astronauten in der ISS. Sie wirkt der Schwerkraft entgegen und hebt diese an jedem Punkt der Bahn gerade auf, so der Astronaut schwerelos ist.

    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. Das Raumfahrzeug folgt den Keplerschen Gesetzen, so dass man seine Flugbahn vorausberechnen kann, wenn man die erforderlichen Bahnelemente kennt. Um diese zu ermitteln, überwacht z. B. NORAD (North American Aerospace Defense Command) ständig alle künstlichen Himmelskörper mit Radar. Die erforderlichen Daten kann man sich für eine Vielzahl von Satelliten z.B. von der Homepage http://celestrak.com/ herunterladen und die Flugbahnen der Satelliten von einem Programm wie z.B. STSPLUS von David Ransom (http://www.dransom.com/stsplus.html) berechnen lassen. Diese Vorausberechnungen sind aber nur für etwa zwei Tage einigermaßen genau, da die Bahnelemente sich durch Wirkung der Restatmosphäre ständig ein wenig ändern. Thomas Reiter hatte STSPLUS bei seinem Aufenthalt auf der MIR auf seinem Notebook, wie man auf Videoaufnahmen sehen kann und David Ransom auf seiner Homepage mitteilt: During 1995/96, STSPLUS spent 179 days on orbit with Thomas Reiter, ESA astronaut, on the Mir Space Station.
     
  22. Togge

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    Noch eine Anmerkung zur 1. Kosmischen Geschwindigkeit. Das ist ein theoretischer Wert, der für eine Kreisbahn in Höhe der Erdoberfläche gilt (Bahnradius = Erdradius und g = 9,81 m/s²). Je größer der Bahnradius ist, desto kleiner ist die Bahngeschwindigkeit.
     
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