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  5. › Raumfahrt: Satelliten docken im Orbit…

Wirklich "Betanken"?

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  1. Wirklich "Betanken"?

    Autor: M.P. 27.02.20 - 12:52

    Angesichts des dauerhaften Andockens von MEV-1 an den "betankten" Satelliten während der Dauer der Lebenszeitverlängerung wäre ja eine andere auch naheliegende Option, dass MEV-1 als eine Art "Außenbordmotor" für den Kommunikationssatelliten mit Treibstoffmangel dient.
    Sonst wäre ja nicht besonders erklärlich, warum MEV-1 jeweils die energieaufwändige Reise in den Friedhofsorbit und zurück mitmachen muss, um einen irgendwann "aufgetankten" Satelliten in den Friedhofsorbit zu befördern.
    Das könnte der ja durchaus aus eigener Kraft machen, wenn er wirklich aufgetankt wurde ...



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 27.02.20 12:53 durch M.P..

  2. Re: Wirklich "Betanken"?

    Autor: Ach 27.02.20 - 13:02

    Genauso habe ich das auch verstanden. Der Versorgungssatellit führt da offensichtlich auch keinen Treibstoff ein in die Düse, ich nehme einfach mal an, dass die Position der Düse des Satelliten einfach nur den Schwerpunkt des Satelliten repräsentiert und damit den idealen Punkt am Satelliten anzudocken mit dem externen Antrieb.

    Davon ab finde ich die Idee eigentlich ziemlich clever. Für zukünftige Satelliten würde es sich aber wohl eher lohnen, diese gleich zu Beginn mit elektrischen Antrieben auszustatten, die von Beginn an eine viel längere Lebensdauer mitbringen.

  3. Re: Wirklich "Betanken"?

    Autor: M.P. 27.02.20 - 13:50

    Zusätzlich ist die Düse wahrscheinlich einer der wenigen Ankerpunkte, die ausreichend stabil ist, um ausreichend Kraft auf den Satelliten auszuüben, und auch etwas derbere Stöße während des Andockens zu vertragen.
    Und der Düsentrichter ist als Führungseinrichtung für den Dock-Zapfen sicherlich auch von Vorteil...

  4. Re: Wirklich "Betanken"?

    Autor: chefin 27.02.20 - 14:00

    Die Beschreibung des MEV ist eindeutig, es ist ein Zusatztriebwerk. Die Parkbahn dient dazu, das im Falle das etwas schief geht, nicht 2 Leichen genau dort fliegen, wo man sie nicht brauchen kann. 300km höher und wieder abbremsen ist zwar etwas Treibstoffverschwendung, aber dürfte im Gesamten keine 10% dessen ausmachen was er mitführt.

    Daher halte ich es für absolut sinnvoll. Man tankt ja auch nicht in voller Fahrt, obwohl ich mir sicher bin, das es technisch möglich ist, auf der Autobahn. Sondern macht das etwas abseits in einer sicheren Zone. Sogar im Rennsport wird dazu angehalten und Zeit verloren.

    Was diese schönen elektrischen Antriebe angeht, die sind leider extrem Energieintensiv. 1300W für einen Schub von 50mN. Das entspricht einem Gewicht von einem halben Stück Würfelzucker. Die nötige Solarfläche ist aber massiv viel an Gewicht, das mitgeschleppt wird. Und die Stützmasse ist auch nicht ohne. Dazu der Zeitfaktor, bis der Satellit vom Start an im Zielorbit ist und einsatzbereit. Das kann ein Jahr dauern. Das sind 5% seiner typischen Lebensdauer. Und dieses Triebwerk kennt nur einen Schubvektor, typischerweise benötigt ein Satellit aber 6 Düsen um zu manövrieren. Es sind 3 Dimensionen auszugleichen, mit jeweils 2 Richtungen.

    Dafür reicht die Technik noch nicht so ganz. Selbst Hayabusa hatte neben dem Ionentriebwerk noch normale Schubdüsen. Noch ist die Effizienz nicht ganz so wie wir es gerne hätten und damit können Hydrazindüsen weiter ihr Daseinsberechtigung beweisen. Zumal, wenn der Satellit sich wegdreht und man 5 Minuten braucht ihn wieder auf die Richtung zu justieren, ist er 5 Minuten ausgefallen. Passiert das 2x pro Umlauf, kannst das knicken. Hydrazin kann in Schubzeiten von 10ms einen korrekturimpuls geben und danach mit einem 10ms Gegenimpuls wieder stoppen. Dauert weniger als 1Sec bis er wieder in Position ist.

    Wie effektiv man mit Hydrazin einen Satelliten steuern kann sieht man am Vovager Gespann. beide haben noch Resthydrazin, obwohl sie sich genau auf die Erde ausrichten müssen, damit sie funken können. Nur wenn die Schüssel genau zur Erde zeigt, können wir diese Signale noch empfangen...und das empfangen wir noch heute. Fast 50 Jahre später.

  5. Re: Wirklich "Betanken"?

    Autor: M.P. 27.02.20 - 14:19

    Satelliten, die Ionenantriebe als Apogäumsmotor verwenden sind deutlich leichter, als solche mit konventionellen chemischen Triebwerken ... brauchen im Gegensatz zu diesen aber Monatelang, um die geostationäre Umlaufbahn zu erreichen ...

    SES-14 hat einen Ionenantrieb, wog beim Start 4426 kg und hat 20 Ku-Band und 28 C-Band Transponder.

    Astra 2E wog beim Start 6020 kg und hat 62 Ku-Band und 4 Ka-Band Transponder

    Macht pro Transponder beim Ionenantrieb gut 92 km, beim chemischen Antrieb gut 91 kg.... ich sehe da keinen großen Unterschied im Gewichtsverhältnis...



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 27.02.20 14:22 durch M.P..

  6. Re: Wirklich "Betanken"?

    Autor: Ach 27.02.20 - 15:02

    > Zusätzlich ist die Düse wahrscheinlich einer der wenigen Ankerpunkte, die ausreichend stabil
    > ist, um ausreichend Kraft auf den Satelliten auszuüben, und auch etwas derbere Stöße
    > während des Andockens zu vertragen.

    Auf jeden Fall der stabilste Ankerpunkt in Schubrichtung, wobei wohl alle anderen Antriebsvektoren mit Hilfe der drei ausfahrbaren Stützen in Schubrichtung umgelenkt werden.

    > Und der Düsentrichter ist als Führungseinrichtung für den Dock-Zapfen sicherlich auch von
    > Vorteil...

    Quasi ne universelle Lösung, insbesondere für Satelliten die nie für eine Wartung/Ergänzung konzipiert wurden.

  7. Re: Wirklich "Betanken"?

    Autor: Ach 27.02.20 - 15:57

    Interessante Sachen die du da über Triebwerke erzählst, insbesondere mit diesen offensichtlich aussschlaggebenden Details von Hayabusa und den Pioneers, wobei ich davon ausgehe, dass man die Reaktivität von Hydrazintriebwerken auch mit Schwungrädern hinbekommt, und davon dass Schwungräder in Verbindung mit Ionentriebwerken dann doch wieder das langlebigere Steuerungssystem darstellen würden, natürlich auf Kosten der Masse, weil min. drei schwenkbare Ionen Triebwerke plus Argon Tank plus der extra Schwungräder ein sicherlich höheres Gewicht mitbringen werden(und auch mehr Komplexität) als die kompakten Hydrazin 4xSteuerungsdüsen inklusive Hydrazin Tank.

    Deswegen eventuell die Unterscheidung zwischen unser Sonnensystem durchfliegende Sonden, deren Missionsziele eng mit den erreichbaren Gewichten verwoben sind und deshalb konventionell ausgerichtet werden, und zwischen stationären Objekten wie Satelliten und Weltraumteleskopen, die, einmal an ihrem Bestimmungsort angekommen, kaum noch ihre Position ändern, dafür aber regelmäßig ihre Ausrichtung.

    ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
    @ M.P.
    Es geht da wohl um den technischen Aufwand und das Gewicht, die zur reinen Ausrichtung des Satelliten/der Sonde benötigt werden. Die sind bei Ionenantrieben höher als bei klassischen Hydrazin Triebwerken.

    Dagegen hast du bei den Hauptantrieben 100% recht. Nicht nur dass sie leichter und ungleich effizienter sind, ab einer gewissen Entfernung ist man mit Inonen Antrieben sogar schneller unterwegs als mit den Chemischen.

  8. Re: Wirklich "Betanken"?

    Autor: wp (Golem.de) 28.02.20 - 09:18

    In der ersten Version stand fälschlich im Text, das MEV werde den Satelliten betanken. Danke für den Hinweis. Ist geändert.

    wp (Golem.de)

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