Satellitenbahnen

Alles rund um das Thema visuelle Verfolgung von Raumflugkörpern.

Moderator: Goofy78

Satellitenbahnen

Beitragvon Lutz » Do 14. Feb 2008, 10:25

Ich werde hier in loser Folge einige Satellitenbahnen bzw. ihrer Besonderheiten vorstellen. Gedacht habe ich an folgende:

LEO (Low earth orbit) - erdnahe Umlaufbahnen
GEO Orbit - geostationäre Umlaufbahn
Molnija Orbit - quasi geosstationäre Umlaufbahn
Polare- oder sonnensynchrone Umlaufbahnen
Surveilance orbit - Überwachungsorbit
Reconnaissance orbit - Aufklärungsorbit

Zum Schluß dann vielleicht noch besondere Startformen:

launch to rendezvous - Startfenster zur ISS
dogleg launch - der "Hundebein" Start


Gruß
Lutz
Lutz
 

Low earth orbit

Beitragvon Lutz » Do 14. Feb 2008, 11:02

Als erdnah bezeichnet man Umlaufbahnen, in der ein Sat nicht in allzu hoher Entfernung über der Erde fliegt. Ich würde den Bereich mit 200 - 1000 km bezeichen.
Man stelle sich die Umlaufbahn als Kreis vor auf dem der Sat fliegt und im Mittelpunkt des Kreises sich die Erde um ihre eigene Achse dreht.

Während die Erde sich in 1440 Minuten einmal um sich selber dreht, umrundet ein Sat im LEO Orbit ca. 14 Mal die Erde. Die Erde ist aber nicht rund, sondern übertrieben gesagt birnenförmig und ein Sat hat fliegt nicht auf einer Kreisbahn, sondern mehr oder weniger auf einer elliptischen Bahn. Deshalb hat die elliptische Bahn einen erdnächsten Punkt, dem Perigäum und einen erdfernsten Punkt, dem Apogäum. Der Unterschied in der Perigäumshöhe mag sich auch nur 10 oder 20 km vom Perigäum unterscheiden.
Je höher der Orbit, je länger dauert ein Umlauf um die Erde.

Ein weiteres Kriterium der Satellitenbahn ist die Bahnneigung (Inklination) gegegnüber dem Äquator. Würde die Satellitenbahn genau über dem Äquator verlaufen, hätte die Bahn 0 Grad Inklination. Bei einer Inklination von 90 Grad würde die Umlaufbahn von Pol zu Pol verlaufen. Damit ein Satellit hier in Deutschland zu sehen oder zu hören ist, muß er eine ausreichede Inklination haben. Das Hubble Teleskop mit einer Bahnneigung von etwas über 20 Grad ist bei uns nicht zu sehen.

Durch die erwähnte Birnenform der Erde ist die Erdanziehung nicht gleichmäßig verteilt und wirkt auf die Satellitenbahn, natürlich abhängig von der Bahnneigung. Als Beispiel sei genannt, daß das Perigäum (und natürlich Apogäum) auf der Bahn wandert.
Dies hat eine entscheidende Bedeutung bei hoch elliptischen Umlaufbahnen.

Lutz
Lutz
 

Geo Orbit

Beitragvon Lutz » Do 14. Feb 2008, 14:02

Geostationäre Umlaufbahnen kennt eigentlich jeder. Bring man einen Satelliten in ca. 36.000 km Höhe auf eine Umlaufbahn mit 0 Grad Inklination, also eine Bahnneigung über dem Äquator, dann ist ein Satellitenumlauf um die Erde genau 1440 Minuten lang. In gleicher Zeit dreht sich die Erde einmal um sich selbst. Von der Erde aus gesehen, steht der Satellit praktisch immer an der gleichen Stelle. Ein Dauerempfang des Satelliten ist ohne Antennennachführung möglich. Was will man mehr bei einem Satelliten, der sich trotzdem um die Erde bewegt.

Einen Nachteil hat die geostationäre Bahn aber doch. Je weiter ich auf der Erde nach Norden gehe, je tiefer "sehe" ich den Satelliten am Himmel. Spätestens in Polargebieten ist Schluß. Da kann man geostationäre Satelliten nicht gebrauchen. Sie stehen quasi unter dem Horizont.
Lutz
 

Molnija Orbit

Beitragvon Lutz » Do 14. Feb 2008, 14:22

Hierbei handelt es sich um eine hochelliptische Ulaufbahn.
Stellen wir uns eine Umlaufbahn vor, wo der Satellit in Erdnähe auf 500 km Höhe fliegt und in Erdferne auf 36.000 km Höhe. Auf der einen Erdhälfte wäre er tief und umrundet diesen Teil der Erde relativ schnell, auf der anderen Seite der Erde fliegt er hoch über der Erde und brauch eine ganze Weile, bis er weit von der Erde weg. Einen halben Tag kann so ein Umlauf schon dauern. Auf der Seite der Erde, wo er schön weit weg ist, haben wir einen quasi geostationären Satelliten. Er kann so sehr schön z.B. als Kommunikationssatellit (in Polarzonen) benutzt werden.
Jeder Satellitenbetreiber würde sich aber ärgern, wenn er einen Satelliten mit einer solchen Bahn mit Apogäum über Nordcanada stationiert und das Apogäum wandert im Laufe der Zeit nach Afrika. Eine hochelliptische Bahn wäre somit uninteressant, wenn es nicht die Bahnneigung einer solchen Bahn mit 63.4 Grad gebe. Der sogenannten Molnija Bahn. Nur bei dieser Bahnneigung wirken die Massekräfte der Erde so, das keine Beeinflussung auf das Perigäum (und Apogäum) stattfindet.
Der erdnächste und erdfernste Punkt auf der Umlaufbahn bleiben konstant.

Mit drei solcher Satelliten in einem Orbit kann man eine dauerhafte Verbindung z.B. als Kommunikationssatellit sicherstellen.

Lutz
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Polar Orbit

Beitragvon Lutz » Mi 20. Feb 2008, 10:33

Bei einer polaren oder sonnensynchronen Umlaufbahn fliegt der Satellit (fast genau) von Pol zu Pol um die Erde. Ohne näher auf Einzelheiten einzugehen bewirkt dies, daß ein Satellit gleiche Gebiete immer zu gleichen Zeiten überfliegt. So kann ich z.B. Europa immer bei Tageslicht überfliegen. Solche Orbits werden gerne zur Landerkundung eingestezt.

Bei der optischen Aufklärung/Erkundung kann man interessante Gebiete überfliegen und zusätzlich den Sonnenstand ausnützen. Vormittags und Nachmittags fällt das Sonnenlicht besonders schräg auf der Erde ein und dadurch bildet sich das Relief auf der Erde durch die Schattenwirkung noch besser ab.

Für das visuelle Beobachtebn bedeutet dies, das wir solche Satelliten nur in bestimmten Perioden beobachten können.
Ein Satellit, der uns gegen 22 Uhr Ortszeit überfliegt ist im Winter nicht beobachtbar. Dann geht die Sonne gegen 16.30 Uhr unter. Ein Satellit ist aber nur sichtbar, wenn der Beobachter in Dunkelheit ist und der Satellit von der Sonne beschienen wird. Nach Sonnenuntergang steigt der Erdschatten immer höher und als Fausregel kann man sagen, daß man LEO Satelliten nur 2 Stunden nach bzw. vor Sonnenuntergang beobachten kann. Davor bzw. danach werden sie nicht mehr von der Sonne beschienen.

Der Satellit um 22 Uhr bleibt im Winter unbeobachtbar.

Lutz
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Startfenster zur ISS

Beitragvon Lutz » Mo 24. Mär 2008, 12:36

Der Start eines Raumflugkörpers zu einem anderen bereits im Orbit befindlichen Objektes hat das heikelste Startfenster aller denkbaren Missionen.

Orbitänderungen nach dem Einschuß kosten viel Treibstoff und reduzieren wegen mehr Treibstoffvorrat die Nutzlast.

Der einzige effiziente Weg zu einem Rendezvous ist ein Start, wenn der Orbit des Zielobjektes genau über dem Startplatz ist. Das Zielobjekt selber muß sich nicht über dem Startplatz befinden, nur die Orbitbahn.
Diesen Zeitpunkt gibt es täglich zweimal. Einmal im aufsteigenden Knoten und einmal im absteigenden Knoten.

ASTROSAT kann dieses berechnen.

Damit erklärt sich auch, wenn ein Countdown angehalten wird und dadurch Orbitdurchgang durch den Startplatz verstrichen ist, nicht einfach mit dem Countdown fortgesetzt werden kann, sondern auf den nächsten Durchgang gewartet werden kann. Ebendsowenig kann mann vormittags starten, wenn der Orbitdurchgang nachmittags ist.

Lutz
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dogleg launch

Beitragvon Lutz » So 24. Jan 2010, 15:37

Wenn man von einem dogleg launch oder Hundebein Start hört, dann ist damit folgendes gemeint:

Ein "dogleg" ist eine gewollte, gesteuerte "Kurve" während des Aufstiegs, die von der üblichen geraden Aufstiegslinie abweicht. Solch ein Start ist erforderlich, wenn der gewünschte Startwinkel, um einen bestimmten Inklination zu erreichen, über Land bzw. bewohntes Gebiet gehen würde. Russland startet über Land, aber über unbewohntes Gebiet.
Doglegs werden, wenn möglich, vermieden, weil sie extra Treibstoff benötigen und somit das Startgewicht erhöhen und die gesamte Performance zurückgeht.

Lutz
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