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Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

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  1. Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: dBmDs 29.06.19 - 15:52

    Ich verstehe da, dass Satelliten aus einem niedrigen Orbit besser verglühen als aus einem höheren?

    Warum ist das so?

    Mein sehr einfaches Verständis würde mir sagen, dass bei höherem Orbit eine längere Strecke zurück gelegt wird, so auch früher schnell genug ist um zu verglühen.

    Phyiker erhellt mich, bitte!

  2. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: franzropen 29.06.19 - 16:03

    Niedriger Orbit, höhere Dichte der Atmosphäre, mehr Reibung, mehr Hitze

  3. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: elgooG 29.06.19 - 16:29

    Ich erkläre mir das so: Ein niedrigerer Orbit bedeutet auch geringere Geschwindigkeit. Damit sind die Anziehungskräfte im Verhältnis zu den Fliehkräften größer.

    Wie auch immer: Space-X hat 60 Satelliten gleichzeitig ausgesetzt, wo manche Institutionen mehrere Raketen benötigen würden. Deren Antriebsstufen würden zusätzlich zu den Satelliten einige Zeit im Orbit kreisen. Der Start einer einzelnen Rakete verbrennt zudem Unmengen an Ressourcen.

    Kann Spuren von persönlichen Meinungen, Sarkasmus und Erdnüssen enthalten. Ausdrucke nicht für den Verzehr geeignet. Ungelesen mindestens haltbar bis: siehe Rückseite

  4. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: tritratrulala 29.06.19 - 17:03

    dBmDs schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ich verstehe da, dass Satelliten aus einem niedrigen Orbit besser verglühen
    > als aus einem höheren?
    >
    > Warum ist das so?
    >

    Hauptsächlich durch die Atmosphäre.

    Die Atmosphäre hört erst bei ca. 1000 km so richtig auf. Da sind also noch Reste in 400 km Höhe. Sehr signifikante Reste. Daher auch das Manöver mit der Absetzung in 400 km Höhe und dann Aufstieg auf 550 km aus eigener Energie.

    In 400 km Höhe dauert es nicht lange, bis die Satelliten wieder von selbst verglühen. IIRC max. ein Jahr. Bei 550 km ist das bereits deutlich langsamer (ggf. mehrere Jahre).

  5. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: Anonymer Nutzer 29.06.19 - 18:38

    In dem Fall geht es darum, dass die Satelliten ohne Steuerung einfach nach ein paar Jahren von alleine "runter kommen". Die Satelliten haben eh eine recht kurze Lebensdauer.

  6. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: Teigkling 29.06.19 - 18:48

    Da bisher noch nicht auf die Frage von OP geantwortet wurde:

    Nein, Satelliten aus einem niedrigen Orbit verglühen nicht besser als aus einem höheren Orbit.

  7. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: sambache 29.06.19 - 19:05

    dBmDs schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ich verstehe da, dass Satelliten aus einem niedrigen Orbit besser verglühen
    > als aus einem höheren?
    >
    > Warum ist das so?
    >
    > Mein sehr einfaches Verständis würde mir sagen, dass bei höherem Orbit eine
    > längere Strecke zurück gelegt wird, so auch früher schnell genug ist um zu
    > verglühen.
    >
    > Phyiker erhellt mich, bitte!

    Bei hohem Orbit kann ein Satellit mit wenigen Korrekturen kreisen, weil nichts stört.
    Bei niedrigem Orbit wir er aber durch die (wenn auch sehr sehr dünne) Atmosphäre gebremst.
    Ohne Korrektur stürzt er daher schneller und zuverlässiger ab als bei hohem Orbit.

  8. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: Auric 29.06.19 - 19:18

    sie verglühen natürlich nicht besser, nur früher.

  9. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: zilti 29.06.19 - 19:57

    elgooG schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ich erkläre mir das so: Ein niedrigerer Orbit bedeutet auch geringere
    > Geschwindigkeit. Damit sind die Anziehungskräfte im Verhältnis zu den
    > Fliehkräften größer.

    Es ist genau umgekehrt: je niedriger der Orbit, desto schneller muss der Satellit sein.

  10. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: drseltsam84 29.06.19 - 20:27

    zilti schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > elgooG schrieb:
    [...]
    >
    > Es ist genau umgekehrt: je niedriger der Orbit, desto schneller muss der
    > Satellit sein.

    Exakt, hier ein Auszug aus Wikipedia (Orbitalgeschwindigkeiten künstlicher Erdsatelliten):
    --------------------------------------------------------------------------------
    >auf Low Earth Orbits (LEO) oberhalb von 200 km Flughöhe etwa 7 km/s (25.000 km/h)
    >auf Medium Earth Orbits (MEO) oberhalb von etwa 3.000 km unter 6 km/s
    >auf geostationärem Orbit (GEO, 42.164 km Bahnradius, 35.786 km über Äquator) etwa 3 km/s (11.000 km/h)


    Ein Beispiel:
    Nehmen wir einen Meteoriten mit einer stark exzentrischen Bahn um die Erde, d.h. auf keiner Kreisbahn sondern einer starken Ellipse mit einem erdnächsten und erdfernsten Punkt.
    Während sich der Meteorit von der Erde entfernt, wird er von der Gravitation abgebremst und immer langsamer.
    Irgendwann hat er den weitesten Punkt erreicht und fällt ab hier wieder. Beim Fallen nimmt die Geschwindigkeit wieder zu und erreicht ihr Maximum beim geringsten Erdabstand.

    Wenn jetzt ein Satellit in einer Höhe von z.B. 500 km auf einer Kreisbahn ist und abgebremst wird, dann wird seine Flugbahn zur Ellipse. Die aktuelle Höhe wird aber nicht schlagartig verändert, sondern der erdnächste Punkt (z.B. 450 km) der Flugbahn befindet sich auf seiner gegenüberliegenden Seite der Erde.
    Bis dieser allerdings dort ankommt wird er ja weiterhin abgebremst und die Dichte der Atmosphäre nimmt auch noch zu. Also wird der erdnächste Punkt immer niedriger und niedriger. Darum stürzen die Dinger auch von alleine wieder ab.

    Ab einer bestimmten Flughöhe ist die Reibung klein genug um durch Korrekturen mit Steuerdüsen ausgeglichen werden zu können oder sogar völlig vernachlässigbar.

  11. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: Sphinx2k 29.06.19 - 21:53

    Orbit ist ja ein man fällt Richtung erde aber dank der Geschwindigkeit verfehlt man das Ziel :)
    Die rest Atmospähre reicht aus den Satelliten immer weiter abzubremsen, heißt sie sinken dadurch immer Tiefer, das bremst sie noch mehr ab was ein noch schnelleres absinken auslöst usw.
    Irgendwann reicht die Geschwindigkeit nicht mehr um an der Erde "vorbei zu fallen", dann ist es nur noch eine ballistische Flugbahn richtung Boden. Dabei kesselt der Satellit mit der immer noch beachtlichen Geschwindigkeit durch immer dichtere Atmospähre. Reibung ergibt Hitze was letztendlich zur Zerstörung des Satelliten führt. Je nach Konstruktion sind dann keine Teile mehr übrig die eine Gefahr darstellen wenn sie den Boden erreichen.

    Bei hohen Orbits gibt es aber fast keine Moleküle der Atmosphäre mehr, deshalb bleibt das Zeug sehr sehr lange da oben. Selbst eine Schraube mit 10 Gramm Gewicht muss eine Menge einzelne Moleküle treffen damit sie abgebremst wird. Dadurch wird der Orbit aber kleiner und die Geschwindigkeit steigt wieder auch wenn es dafür immer mehr Atmospähre gibt. Deshalb ist der Schrott ein so großes Problem, selbst wenn die weiten Teile in 10.000 Jahren doch wieder verglühen will man als Mensch von Heute da nicht unbedingt drauf warten müssen.

  12. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: Sharra 30.06.19 - 00:01

    dBmDs schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------

    Du hast da scheinbar ein grundsätzliches Verständnisproblem, was Orbitalmechanik angeht. Aber mach dir da keine Sorgen, das ist auch etwas anders, als wir es hier unten gewohnt sind.

    > Ich verstehe da, dass Satelliten aus einem niedrigen Orbit besser verglühen
    > als aus einem höheren?
    Das ist natürlich Unsinn. Verglühen kann etwas hier nur, wenn es mit der Atmosphäre in Kontakt kommt, durch die Reibung heiss wird, bis es verbrennt. Satelliten auf höherer Umlaufbahn kommen damit überhaupt nicht in Berührung. Der Vorteil bei den Mini-Sats liegt darin, dass sie auf sehr niedrigen Umlaufbahnen kreisen, und somit einen kurzen Weg zurück haben, und weniger andere Umlaufbahnen dabei kreuzen.
    >

    > Mein sehr einfaches Verständis würde mir sagen, dass bei höherem Orbit eine
    > längere Strecke zurück gelegt wird, so auch früher schnell genug ist um zu
    > verglühen.

    Und hier hast du ein Verständnisproblem. Höhere Geschwindigkeit bedeutet, dass sich das Objekt weiter von der Erde entfernt, und somit noch weiter weg von der Atmosphäre ist.
    Diese Kisten befinden sich (wie im Übrigen die ISS auch) in einem permanenten Umlauf um die Erde. Anziehungskraft und Geschwindigkeit heben sich an einem Punkt auf, und das Objekt entfernt sich nicht weiter, fällt aber auch nicht auf die Erde zurück. Das funktioniert nur so lange, wie das Objekt nicht gebremst wird.
    Über uns gibt es nur 3 Möglichkeiten zu bremsen. Aktive wie Raketenantrieb. Dann gibt es noch den Strahlungsdruck von der Sonne. Der ist allerdings bei den kleinen Kisten so gering, dass er kaum ins Gewicht fällt. (Dafür bräuchte man riesige Segel) Und dann bremst auch die Atmosphäre, wenn sie damit in Kontakt kommen. Mehr gibt es da oben einfach nicht.

    Wenn du da oben bist, und auf einer Umlaufbahn beschleunigst, entfernst du dich langsam von der Erdoberfläche. Wirst du langsamer, näherst du dich wieder.

    Und an dem Punkt sollen die Satelliten von SpaceX und Co punkten. Sie sind gerade so oberhalb der Atmosphäre, so dass sie nicht gebremst werden, und permanent im freien Fall (also antriebslos) sind. Mit einem kurzen Bremsschub kommen sie aber "sehr schnell" wieder in die Ausläufer der Atmosphäre, werden weiter gebremst, und verglühen dann, statt ewig und drei Tage als Schrott weiter zu kreisen, da sie nichts bremsen kann.

  13. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: FreiGeistler 30.06.19 - 00:14

    Sharra schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Über uns gibt es nur 3 Möglichkeiten zu bremsen. Aktive wie Raketenantrieb.
    > Dann gibt es noch den Strahlungsdruck von der Sonne. Der ist allerdings bei
    > den kleinen Kisten so gering, dass er kaum ins Gewicht fällt. (Dafür
    > bräuchte man riesige Segel) Und dann bremst auch die Atmosphäre, wenn sie
    > damit in Kontakt kommen. Mehr gibt es da oben einfach nicht.

    Du hast die Magnet-Tether vergessen ;-)
    Vermutlich auch noch mehr.
    Sagen wir einfach, da oben bremst es sich ohne Energieaufwand nicht.

  14. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: Anonymer Nutzer 30.06.19 - 00:22

    Sharra schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Und an dem Punkt sollen die Satelliten von SpaceX und Co punkten. Sie sind
    > gerade so oberhalb der Atmosphäre, so dass sie nicht gebremst werden, und
    > permanent im freien Fall (also antriebslos) sind. Mit einem kurzen
    > Bremsschub kommen sie aber "sehr schnell" wieder in die Ausläufer der
    > Atmosphäre, werden weiter gebremst, und verglühen dann, statt ewig und drei
    > Tage als Schrott weiter zu kreisen, da sie nichts bremsen kann.
    ~3/4 der Satelliten um genau zu sein. Die anderen Starlink Satelliten sollen auf einer höheren Umlaufbahn kreisen.

  15. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: LadyDie 30.06.19 - 08:17

    Für einen niedrigen Orbit brauchst Du höhere Geschwindigkeiten. Ansonsten würden wir alle zur Arbeit hüpfen.

    Hohe Geschwindigkeiten und hohe Atmosphärendichte gibt mehr Reibung.

  16. Re: Niedriger Orbit Grund für Verglühung?

    Autor: Ulk 30.06.19 - 12:40

    Um in einen höheren Orbit zu kommen braucht man eine höhere Geschwindigkeit.
    Im Prinzip geht das so (Schritte):
    1) Die Rakete bringt eine Oberstufe mit der Nutzlast erstmal in einen niedrigen Erdorbit (LEO=Low Erd Orbit), hierzu muss sie mindestens auf 28000km/Stunde, oder 7,8km/s beschleunigen, kreisförmige Bahn oder leicht elliptisch mit dem höchsten Bahnpunkt auf der Zielhöhe.

    2) Die Raketenoberstufe zündet zum zweiten mal, so dass die höhe vom Zielorbit erreicht wird. (optional wird das meist so gemacht)

    3) Die Rakete zündet zum dritten mal um im höchsten Punkt der Ellipsenbahn die Nutzlast in eine Kreisbahn zu überführen. (optional, aber das wird meist NICHT so gemacht)

    4) Die Satelliten werden ausgesetzt und nutzen ihren eigenen Antrieb um den Zielorbit zu erreichen. (So haben es die Starlink Sats gemacht)

    Das ganze ist allerdings noch stark vereinfacht weil in aller Regel Satelliten auf ganz vielen verschiedenen Höhen fliegen mit ganz unterschiedlichen Bahnneigungen.
    Weiterhin gibt es sehr viel mehr Ursachen warum mansche Satelliten trotz relativ hohen Bahnen schneller unten sind als man denken würde.
    Nicht umsonst wurde zur Zeiten der Apollomissionen die Bahnberechnung und Optimierung von einer genialen Mathematikerin gemacht.

    Hier nur noch eines: Wärend des Satellitenbetriebes werden die Solarzellenausleger so ausgerichtet das sie ein Optimum an Energie liefern, je nachdem in welchem Winkel die Sonne zur Erde steht (da ändert sich ständig), liegt die Auslegerfläche quer zur dünnen Restatmosphäre oder Zeigt nur die dünne Kante in Flugrichtung.

    Will man aber gezielt schneller runter, so sorgt die Fluglagensteuerung dafür das die Fläche immer Quer zur Flugrichtung zeigt.

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