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Manövrierfähigkeit

Neue Foren im Freiraum! Raumfahrt und freie Software haben jetzt einen Platz, die Games tummeln sich jetzt alle in einem Forum.
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  1. Manövrierfähigkeit

    Autor: Vögelchen 18.09.21 - 11:38

    Die brauchen sie dann aber auch, denn sonst fehlt ruck zuck der Solarstrom, oder fangen sie an zu taumeln und abzustürzen.

    Außerdem wird wohl kaum noch ein stabiles Temperatur-Management möglich sein. Bei einem Würfel kann ich mir vorstellen, dass man im Innern für eine gleichmäßige Wärme sorgt. Eine dünne Scheibe dürfte sich viel stärker erwärmen und abkühlen.

  2. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 18.09.21 - 11:47

    Es ist genau umgekehrt. Es steht viel mehr Energie zur Verfüngung und das Wärmemanagement ist auch viel besser, weil mehr Fläche zur Kühlung zur Verfügung steht. Das waren die beiden Schwachpunkte der Cubesats. Durch die kleine Oberfläche und die Abwesenheit von jeder Luft zur Kühlung führte die Verlustwärme der Elektronik schnell zur Überhitzung.

    Wenn die Stabilisierung der Satelliten versagt, ist die Frage nach der Stromversorgung auch noch egal, weil er dann ohnehin unbenutzbar ist. Und selbst dann würde eine Taumelbewegung dazu führen, dass regelmäßig Sonnenlicht auf die großen Solarzellen fällt.

    Frank Wunderlich-Pfeiffer (Twitter: @FrankWunderli13) - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Countdown Podcast zur Raumfahrt @countdown_pod oder https://countdown.podigee.io/

  3. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: pica 18.09.21 - 12:02

    Im Weltraum ist Schwarzkörperstrahlung die einzige Möglichkeit Wärme abzugeben. Kühlrippen bringen auch nichts, da diese sich die Wärmestrahlung nur gegenseitig zuschieben. Was zählt ist die Hüllfläche. Und eine flache Scheibe hat ein gutes Verhältnis von Hüllfläche zu Volumen.

    Gruß,
    pica

  4. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: Sterling-Archer 18.09.21 - 16:47

    Und ich dachte immer es wär ziemlich kalt da oben...

  5. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: pica 18.09.21 - 16:52

    Ei klares Jein, die Strahlung kann ganz gut heizen und außerhalb des Satelliten gibt es kein Material das Wärme abführen kann. Kein Wärmeübergang keine Konvention.

    Gruß,
    pica

  6. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: pica 18.09.21 - 17:00

    Oder anders erklärt, da oben ist viel kaltes Nichts.

    Oder mach mal ein kleines Experiment. Pack einen kleinen Rechner mit Batterie in eine Thermoskanne und betreibe das ganze in einem Kühlschrank. Du wirst dich wundern wie warm der Rechner wird, sobald das bißchen Luft in der Thermoskanne aufgeheizt ist.

    Gruß,
    pica

  7. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: Eheran 18.09.21 - 19:01

    Wobei in der (richtigen) Thermoskanne natürlich auch der Emissionsgrad sehr niedrig ist, wäre also kein so "fairer" Vergleich.

  8. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: pica 18.09.21 - 19:30

    Man kann aber auch streng sein. Das wäre ja so, als ob bei der Betrachtung des Luftwiderstands eines Autos neben der Frontfläche auch noch der cw Wert berücksichtigt wird.

    Im Prinzip hast du recht. Aber das Experiment soll ja nur zeigen, dass kalte Umgebung nicht unbedingt gute Kühlung bedeutet.

    Gruß,
    pica

  9. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: Eheran 18.09.21 - 19:44

    Passt schon :D

    Genau wie in der Ionosphäre, mit Temperaturen bis über 1'000 °C, spielt die auf dem Papier befindliche Temperatur schnell keine Rolle mehr, wenn kaum/keine Teilchen da sind. Die sind es, die letztlich die Wärme bewegen würden. Strahlung interessiert sich nicht sehr für die Umgebung, eher für Oberflächen. Da ist der Weltraum eine ziemliche Energiesenke.

  10. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: us61170 19.09.21 - 04:19

    Die ISS hat ein ausgeklügeltes Kühlsystem um ihre ganze Wärme los zu werden.
    In der Entfernung die die Erde von der Sonne hat, kommt noch zu viel Strahlungsenergie an.

  11. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: dbettac 20.09.21 - 11:05

    a) Vakuum ist der beste Wärmeisolator. Nicht umsonst verwenden wir das in Thermoskannen. Der Satellit hat also kaum Möglichkeiten, Wärme loszuwerden.

    b) Wenn der Satellit sich dann im Erdorbit befindet, und gerade auf der Tagseite ist... Stell Dir den heißesten Sommertag vor, den Du je erlebt hast. Jetzt stell Dir den gleichen Tag in der Sahara vor. Und jetzt stell Dir vor, dass keine abschirmende Atmosphäre über Dir ist. Keine Ozonschicht, die UV-Licht filtert. Kein kühlender Luftzug. Kein Schweiß auf Deiner Haut, der beim verdunsten kühlt. Glaubst Du jetzt immer noch, im Weltall wäre es kalt?

  12. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: Eheran 20.09.21 - 11:34

    >a) Vakuum ist der beste Wärmeisolator.
    Nicht grundsätzlich, nur bei Wärmeleitung und Konvektion.
    Grundsätzlich sind Werkstoffe besser, die zusätzlich auch die Wärmestrahlung abhalten. Einfaches Styropor/Styrodur bei Gebäudedämmung sollte schon besser isolieren als einfach nur Vakuum. Bei Bedarf rechne ich es gerne nach.

  13. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: dbettac 20.09.21 - 12:36

    Nicht wirklich. Die besten Dämmaterialien sind deshalb so gut, weil sie ebenfalls Vakuumdämmung verwenden. Normales Styropor kann da nicht mithalten.

  14. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: Trollversteher 20.09.21 - 12:40

    >Und ich dachte immer es wär ziemlich kalt da oben...

    Das ist ein weitverbreitetes Missverständnis, da "Temperatur" im Vakkum eine komplett andere Bedeutung hat wie hier auf der Erde.

  15. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: Eheran 20.09.21 - 13:02

    >Nicht wirklich.
    Also rechnen wir nach. Ein Haus hat innen 20 °C und außen hats 0 °C, Einheiten lasse ich großteils mal weg, weil es klar sein sollte:
    Wärmestrom = 0.9 * 5,67E-8 * 1m² * (273^4 - [273+20]^4) = -92 Watt (minus oder plus je nach Bezugssystem, ändert am absoluten Wert nichts)

    Wie dick müsste Styropor dafür sein? Mit Lambda = 0,030 W/(m*K) ist die Wärmeleitfähigkeit nicht sehr hoch:
    Wärmestrom = Lambda / Dicke * Fläche * dT --> Umstellen nach Dicke:
    Dicke = {0,03 * 1m²* (273 - [273+20])} / -93 W = 0.0065 m
    Gegenprüfung: 0.03/0.0065m * 1m² * (-20) = -92 Watt --> Passt.

    Um ein Haus zu dämmen reicht also schon 6,5* mm Stryropor aus, um auf dem Niveau von perfektem Vakuum zu sein. Denn dies blockiert die Strahlung nicht und verplempert daher viel Energie. Bei 20 °C innen und -20°C außen reichen sogar schon nur 3,6mm Styropor.

    *Sogar noch weniger, weil die 2 Wärmeübergänge nicht betrachtet wurden...

    >Normales Styropor kann da nicht mithalten.
    Kann es offensichtlich sogar ziemlich einfach.

    >Die besten Dämmaterialien sind deshalb so gut
    ...weil sie nicht nur Wärmeleitung und Konvektion vermindern (Abstand zwischen den Oberflächen kleiner als mittlere freie Weglänge) sondern auch die Wärmestrahlung. Eine Möglichkeit ist die Oberflächen zu versilbern. Oder wie bei Vakuumdämmplatten die Strahlung durch die Partikel zu "stoppen".

  16. Re: Manövrierfähigkeit

    Autor: Dakkaron 21.11.21 - 23:23

    Will man das mit der Temperatur noch verdeutlichen, geht es noch einfacher:

    In 90° heißer Luft kann man ohne Gesundheitsprobleme locker eine Viertelstunde überleben (und genügend Leute machen das freiwillig, dass es dazu einen gnazen Industriezweig gibt).

    Taucht man hingegen in 90° heißes Wasser ein, kommt es sofort zu schweren Verbrühungen und recht rasch zum Tod.

    Es kommt also nicht wirklich auf die Temperatur an, sondern auf den Wärmefluss. Und der ist u.A. von der Dichte des umgebenden Mediums abhängig.

    Der Schmäh aus Guardians of the Galaxy, wo Leute im Weltall einfrieren ist also nicht viel mehr als ein Schmäh.

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