Raumcon
Raumfahrt => Unbemannte Raumfahrt => Thema gestartet von: rok am 05. Juli 2019, 16:50:42
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Die NGO Planetary Society hat einen virtuellen Kontrollraum eingerichtet, in dem die aktuellen Daten des Solarsegels veröffentlicht werden:
http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html (http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html)
......
.... und für Amateurfunker:
https://planetary.s3.amazonaws.com/projects/lightsail/manuals/ls2-beacon-info-v01.txt (https://planetary.s3.amazonaws.com/projects/lightsail/manuals/ls2-beacon-info-v01.txt)
......
Die aktuellen Bahndaten sind 709 km x 722 km, die Inklination beträgt ca. 24 °, d. h. man kann das Segel in Europa nur im Bereich Spanien/Süditalien/Türkei sehen. Bisher versucht man, die Taumelbewegung mit Hilfe der Reaktionsräder abzubauen, bevor das Segel entfaltet wird.
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LightSail 2 taumelt immer noch mit etwa 1 Umdrehung/min. Inzwischen gibt es aber echte Bahndaten (707 x 725 km), so dass die Funkverbindung zu den 4 kleinen Bodenstationen besser klappt. Das Problem liegt anscheinend bei den Magnetometerdaten, die für die Ausrichtung der Sonde im Erdmagnetfeld benötigt werden und die als "untereinander inkosistent" bezeichnet werden. Das Team hat sich jetzt eine kurze Auszeit genommen, um in Ruhe die Situation auf der Erde nachzustellen und evtl. ein Softwareupdate zu entwickeln. Die Entfaltung des Segels ist zunächst auf NET 21.7. verschoben worden.
http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/ls-2-more-testing.html (http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/ls-2-more-testing.html)
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Nach einem Softwareupdate zur Verarbeitung der Magnetometerdaten bekommt man das Taumeln anscheinend in den Griff. Derzeit richtet sich die Sonde so aus, dass die Längsachse (und damit die Stabantenne) parallel zur Erdoberfläche zeigt, man ist also vom Status "Detumble" zu "Z-Axis-Align" fortgeschritten. Die Z-Achse ist die Senkrechte auf dem Segel.
http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html (http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html)
"Every Mission Counts" - (The Planetary Society)
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Nachdem die Lageregelung durch die Magnetometer und die Magnettorquer (Elektromagnete, also keine Reaktionsräder) jetzt endlich funktioniert, wird nun die Ausrichtung des Segels während des Umlaufs simuliert, also die Zusammenarbeit von Solarsensor und Reaktionsrad geprüft. Lightsail 2 befindet sich jetzt also testweise im "solar sailing Modus".
Die Entfaltung des Segels steht weiterhin auf NET 21.7.
http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/lightsail-2-team-continues-tweaks-tests.html (http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/lightsail-2-team-continues-tweaks-tests.html)
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Am Dienstag, 23.7. ab 20:22 MESZ soll das Solarsegel entfaltet werden. Live-Bilder wird es hier geben (ab 20:00 Uhr):
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Update (Zeiten ca. in MESZ):
18:56 Beim Überflug einer Station auf Hawaii (Kauai) gibt es einen letzten Status-Check, dann wird entschieden ob das Segel entfaltet wird.
20:40 Während des Überfluges über das Kontrollzentrum in der "California Polytechnic State University" wird das Signal zum Entfalten gegeben.
22:25 Beim nächsten Überflug wird geprüft, ob das Segel korrekt entfaltet wurde, die ist auch ein Reservetermin.
http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/ls2-sail-deployment-live.html (http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/ls2-sail-deployment-live.html)
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Es gibt die Freigabe für die Entfaltung des Solarsegels um ca. 20:40 MESZ. Damit wird zum erstenmal ein Experiment gestartet, das Apogäum eines Orbiters ausschließlich durch Solarenergie (Strahlungsdruck + Photovoltaik) zu erhöhen.
Der Live Stream beginnt um 20:20 MESZ.
... und läuft.
Um 20:25 gab es ein "GO" von allen Beteiligten. Danach sind die meisten erstmal Pinkeln gegangen. ;)
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Stress in den letzten Minuten vor der Entscheidung.
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Ich weiß ja nicht, aber ist das Teil nicht etwas zu klein um vernünftige Ergebnisse zu erhalten?
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Entfaltung hat laut stream geklappt (man sieht die Beteiligten vor dem laptop jubeln).
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Die Daten sehen gut aus, die Entscheidung ist offenbar gefallen*, wobei wegen der schlechten Tonqualität ?? .
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* das Solarsegel zu öffnen
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Es gibt eine erste Stellungnahme von Bruce Betts ("LightSail Program Manager, Planetary Society Chief Scientist"). Alle Telemetriedaten (Temperatur, Stromverbrauch, Kameras, Ausrichtung, usw.) sehen gut aus!
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@ Captain-S:
Das ist ein privat finanziertes Projekt von einer NGO, die Mitglieder haben 7 Mio. $ investiert, um zu zeigen, dass eine Bahnanhebung ohne chemische Triebwerke möglich ist.
Deren Spruch lautet: "Every Mission Counts"
Passt also zu dem aktuellen "ein kleiner Schritt für die Menschheit, " oder so ähnlich. ;)
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Und soeben bestätigt, das Solarsegel ist entfaltet!
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Es gibt ab und zu neue Telemetriedaten von entfernteren Empfangsstationen. B. Betts (der korpulente Mann im Vordergrund) zeigt dann jeweils den hochgereckten Daumen. Ab ca. 22:20* MESZ erfolgt der nächste Überflug über das "Cal Pol", dann gibt es aktuelle Daten und evtl. auch ein Bild der Kameras.
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Im Kontrollraum steigt die Spannung jetzt ganz erheblich kurz vor dem Überflug.
* Aktuell ab ca. 22:30.
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Hallo
Versteht jemand, was sie sagen? Ich höre nur das laute Klicken von Tastaturen, Knarren und Quietschen der Bürostühle aber verstehe nur ab und zu mal ein abgehacktes Wort (successful, nominal, good :) ). Die Tonqualität ist bei mir ganz schlecht. Und dann flüstern sie auch noch ....
viele Grüße
Steffen
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Da sitzen halt ein paar Leute, die bei ihrem privaten "Hobby" von einer Webcam gefilmt werden und einen richtig innovativen Job machen. Das ist nicht so super gemacht wie von einer Raumfahrtagentur.
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Da sitzen halt ein paar Leute, die bei ihrem privaten "Hobby" von einer Webcam gefilmt werden und einen richtig innovativen Job machen. Das ist nicht so super gemacht wie von einer Raumfahrtagentur.
Das verstehe ich natürlich und ich drücke alle Daumen, aber ein einfaches Headset hätte es schon getan. ;)
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Laut Planetary Society Twitter https://twitter.com/exploreplanets (https://twitter.com/exploreplanets) hat das Herunterladen der Bilder nicht mehr geklappt und soll heute wieder versucht werden. Weiter heißt es dort "communications performance with the spacecraft was lower than previous passes, possibly due to the orientation of the spacecraft during the pass" und "A preliminary look at attitude control system data showed the solar sail was angled to within 30 degrees of its expected orientation - a promising early sign..." Hmm... So ein bisschen klingt da für mich zwischen den Zeilen durch, dass es immer noch Ausrichtungsprobleme geben könnte. Eine Abweichung innerhalb von 30° ist recht heftig. Hoffen wir mal, dass sich da kein größeres Problem entwickelt.
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Hm, auch der Zustand des Segels wird jetzt wieder als "nicht entfaltet" angezeigt.
.... und auch die Bestätigung, dass man anhand der Telemetriedaten erkennen könne, dass das Segel entfaltet ist, wurde wieder gelöscht.
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Die Auslenkung von 30° wird damit begründet, dass sich die Sonde unerwartet früh zur Sonne ausgerichtet hat.*
Auch die updates sagen jetzt aus, dass alles läuft wie geplant. Das Herunterladen der ersten Bilder soll u. a. nicht funtioniert haben, weil die Antenne durch das Segel abgeschattet wurde.
* Nochmal genau gelesen: Die Ausrichtung der Sonde liegt innerhalb von maximal 30° zur erwarteten Position, was ein frühes Zeichen für das Funktionieren des Sonnentrackers gilt.
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Erste Bilder vom Segel: :)
(https://images.raumfahrer.net/up068855.jpg)
https://planetary.s3.amazonaws.com/data/ls2/all.html (https://planetary.s3.amazonaws.com/data/ls2/all.html)
Entfaltung:
https://twitter.com/exploreplanets/status/1154115026631815168 (https://twitter.com/exploreplanets/status/1154115026631815168)
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Na dann, Mast- und Schotbruch! :)
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Gratuliere!
-Die Erde ist ein EI! (ich weiß, Foto-Verzerrung fisheye)
-Wenn man LightSail hört, dann denkt man eher daran, daß es dazu dient, den Orbit zu reduzieren, aber ich drücke die Daumen, daß die Idee funktioniert, eine tolle Idee, die Auslegung von Satelitten zu verlängern.
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Das LightSail2-Team scheint die Probleme mit ihrer Internetseite jetzt im Griff zu haben. Es gibt zwei Bildergalerien:
Rohbilder:
https://planetary.s3.amazonaws.com/data/ls2/all.html (https://planetary.s3.amazonaws.com/data/ls2/all.html)
Bearbeitete Bilder/Videos:
http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-multimedia.html (http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-multimedia.html)
...... und immer ´ne Handbreit Wasser unterm Kiel! ;)
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Das Entscheidende wird jetzt sein, ob die automatische Ausrichtung zur Sonne klappt. LightSail 2 soll ja jeweils für einen halben Orbit senkrecht zur Einstrahlung ausgerichtet werden, um zu beschleunigen, und dann parallel gestellt werden, um nicht wieder abzubremsen. Das ist hier sehr schön dargestellt:
http://www.planetary.org/multimedia/space-images/spacecraft/lightsail-2-orbit-raising.html (http://www.planetary.org/multimedia/space-images/spacecraft/lightsail-2-orbit-raising.html)
[Durch die Reibung an der Restatmosphäre wird der erdnächste Punkt (Perigäum) der Bahn allerdings trotzdem absinken.]
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Sieht so aus, dass die Sache mit dem Sonnensegeln funktioniert. Seit Entfaltung des Segels ist das Apogäum um mehrere 100 Meter angestiegen und gleichzeitig das Perigäum um mehrere 100 Meter abgesunken:
https://twitter.com/BeckePhysics/status/1156337700473114630 (https://twitter.com/BeckePhysics/status/1156337700473114630)
Zumindest qualitativ ist das wie erwartet (quantitativ kann ich nicht beurteilen). Eine Pressekonferenz ist angekündigt:
https://twitter.com/exploreplanets/status/1156290503043768320 (https://twitter.com/exploreplanets/status/1156290503043768320)
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Sieht so aus, dass die Sache mit dem Sonnensegeln funktioniert. Seit Entfaltung des Segels ist das Apogäum um mehrere 100 Meter angestiegen und gleichzeitig das Perigäum um mehrere 100 Meter abgesunken:
https://twitter.com/BeckePhysics/status/1156337700473114630 (https://www.raumfahrer.net/BeckePhysics/status/1156337700473114630)
Zumindest qualitativ ist das wie erwartet (quantitativ kann ich nicht beurteilen). Eine Pressekonferenz ist angekündigt:
https://twitter.com/exploreplanets/status/1156290503043768320 (https://www.raumfahrer.net/exploreplanets/status/1156290503043768320)
Schön, dass man einen spürbaren Effekt erreicht. Von praktischem Nutzen wäre das aber in der jetzigen Form nicht unbedingt, v.a. das Absinken des Perigäums ist negativ für die Lebensdauer.
Warten wir mal die PK ab...
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Schön, dass man einen spürbaren Effekt erreicht. Von praktischem Nutzen wäre das aber in der jetzigen Form nicht unbedingt, v.a. das Absinken des Perigäums ist negativ für die Lebensdauer.
Warten wir mal die PK ab...
Ich kenn das genaue Missionsziel nicht. Wenn das Ziel ist, die Funktionsweise zu demonstrieren, dann gelingt das gerade. Wenn das Missionsziel ist, das Apogäum zu heben und das Perigäum zumindest beizubehalten, dann stimmt was nicht. Im letzen Fall müsste das Segel ja ständig gedreht werden.
Genauer:
Wenn der anfängliche Orbit des Satelliten annähernd kreisrund war und das Segel einfach nur geöffnet wird ohne den Satelliten ständig zu drehen, dann wird genau das passieren, was passiert. Die Sonne wird den Satelliten in den Bereichen des Orbits anschieben, in denen er sich von der Sonne wegbewegt. Die Sonne wird ihn aber dort bremsen, wo sich der Satellit auf die Sonne zubewegt. Folge: Erhöhen des Apogäums und Absinken des Perigäums. Will man das Absinken verhindern, muss das Segel jedesmal aus der Sonne gedreht werden, wenn sich der Satellit auf sie zu bewegt und in die Sonne gedreht werden, wenn er sich von ihr weg bewegt.
Mane
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Genauer:
Wenn der anfängliche Orbit des Satelliten annähernd kreisrund war und das Segel einfach nur geöffnet wird ohne den Satelliten ständig zu drehen, dann wird genau das passieren, was passiert. Die Sonne wird den Satelliten in den Bereichen des Orbits anschieben, in denen er sich von der Sonne wegbewegt. Die Sonne wird ihn aber dort bremsen, wo sich der Satellit auf die Sonne zubewegt. Folge: Erhöhen des Apogäums und Absinken des Perigäums. Will man das Absinken verhindern, muss das Segel jedesmal aus der Sonne gedreht werden, wenn sich der Satellit auf sie zu bewegt und in die Sonne gedreht werden, wenn er sich von ihr weg bewegt.
Mane
genau, wie es im von ragger65 schon erwähnt wurde:
Das Entscheidende wird jetzt sein, ob die automatische Ausrichtung zur Sonne klappt. LightSail 2 soll ja jeweils für einen halben Orbit senkrecht zur Einstrahlung ausgerichtet werden, um zu beschleunigen, und dann parallel gestellt werden, um nicht wieder abzubremsen. Das ist hier sehr schön dargestellt:
http://www.planetary.org/multimedia/space-images/spacecraft/lightsail-2-orbit-raising.html (http://www.planetary.org/multimedia/space-images/spacecraft/lightsail-2-orbit-raising.html)
[Durch die Reibung an der Restatmosphäre wird der erdnächste Punkt (Perigäum) der Bahn allerdings trotzdem absinken.]
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Aber das ist doch genau das, was gemacht wird! ::)
Die Sonde dreht sich bei jedem Umlauf zweimal um 90°. Wenn die Sonne "von hinten" scheint, wird das Segel quer zur Strahlung gestellt. Wenn sie sich auf der Umlaufbahn der Sonne nähert, wird es wieder parallel zur Strahlung gestellt.
Der Effekt ist, dass sich der ursprüngliche Orbit sowohl zur "Schattenseite" verlängert (also die Ellipse länger wird), andererseits die Umlaufbahn von der Sonne weg verschoben wird.
Der erste Effekt ist positiv, der zweite bedeutet, dass das Perigäum immer stärker zur Erde absinkt und daher die Bremswirkung der Atmospäre überhand nimmt. Daher wird die "positive Wirkung" vermutlich innerhalb der nächsten ca. 30 Tage durch die Reibung aufgehoben und die Sonde in etwa einem Jahr abstürzen wird.
Es handelt sich nur um ein Experiment um zu zeigen, dass eine Orbitanhebung ausschließlich durch Solarenergie möglich ist.
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Den zweiten Effekt versteh ich nicht. Warum wird das Perigäum gesenkt, obwohl der Satellit gedreht wird?
Ich würde erwarten, dass der Orbit so aussieht, wenn die Drehung korrekt funktioniert:
(https://images.raumfahrer.net/up068854.gif)
Quelle:
Wenn die Drehung nicht funktioniert, würde ich erwarten, dass das Apogäum gehoben und das Perigäum gesenkt wird.
Mane
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Das ist hier auch nicht korrekt dargestellt. Der Orbit wird durch den Strahlungsdruck nicht nur elliptischer, was ein gewünschter Effekt ist um das Apogäum anzuheben. Gleichzeitig wird die gesamte Umlaufbahn von der Sonne weg bewegt, wodurch sich das "Perigäum" relativ zur Erde verkleinert. Man rechnet damit, dass die Bremswirkung des Segels nach etwa einem Monat so stark sein wird, dass es den solaren Schub überwiegen wird.
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Was in der Animation gezeigt wird ist der übertrieben dargestellte Effekt während eines Umlaufes.
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Immerhin - es funktioniert und man hat Meßwerte, die Gold wert sind.
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Wenn man es mit der heutigen modernen Segeltechnologie vergleicht, dann entspricht das, was die Planetary Society mit dem LightSail-2 vorführt, den ersten steinzeitlichen Versuchen, einen See in einem Einbaum zu überqueren, indem man ein Stück Tuch in die Höhe hält. ;) Aber irgendjemand muss ja mal damit anfangen und probieren ob es überhaupt funktionieren kann.
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Ich erinnere da aber an die Tests der Japaner mit IKAROS auf dem Flug zwischen Erde und Venus, aktive zwischen 2010 und 2015. Sie hatten sogar eine sehr innovative Kontrolltechnik, indem sie die Reflexionseigenschaften einzelner Bereiche des Segels verändert haben, um so durch den Solardruck sogar die Lage im Raum zu kontrollieren, nicht nur den Orbit.
https://en.wikipedia.org/wiki/IKAROS (https://en.wikipedia.org/wiki/IKAROS)
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Allerdings war die Aufgabe von Ikaros deutlich simpler, als die von LightSail-2. Ikaros musste sich mithilfe des Sonnensensors nur quer zur Sonne stellen.
LightSail-2 dagegen dreht sich zweimal pro Umlauf (also alle ca. 50 min.) um 90° und muss dann das dabei entstehende Taumeln wieder abbauen. Das Erkennen der Bewegung geschieht durch Magnetometer, bei einer minimalen Winkelgeschwindigkeit von ca. 0,4° pro sec., also etwa der vierfachen Bewegung eines Minutenzeigers. Diese Taumelbewegungen werden durch Magnetspulen abgebaut, was allerdings nur im Magnetfeld eines Planeten funktioniert. Ikaros musste also ein anderes Verfahren anwenden, indem es die Reflektivität der Beschichtung durch Anlegen einer Spannung änderte.
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J. Davis von der Planetary Society hat gestern eine Zwischenbilanz der ersten Tage des Betriebs geschrieben, derzeit steigt das Apogäum um mehrere hundert m pro Tag, allerdings fällt das Perigäum bereits in einer Höhe von ca 705 km noch schneller, so dass das Anheben des Orbits wahrscheinlich schon in wenigen Wochen zuende sein wird:
http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/lightsail-2-successful-flight-by-light.html (http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/lightsail-2-successful-flight-by-light.html)
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Das ist hier auch nicht korrekt dargestellt. Der Orbit wird durch den Strahlungsdruck nicht nur elliptischer, was ein gewünschter Effekt ist um das Apogäum anzuheben. Gleichzeitig wird die gesamte Umlaufbahn von der Sonne weg bewegt, wodurch sich das "Perigäum" relativ zur Erde verkleinert. Man rechnet damit, dass die Bremswirkung des Segels nach etwa einem Monat so stark sein wird, dass es den solaren Schub überwiegen wird.
Danke rok. Du hast nochmal beschrieben, WAS passiert aber nicht WARUM. Wenn sich der Satellit einmal pro Umlauf so dreht wie in der Animation dargestellt, versteh ich das Anheben des Apogäums. Aber WARUM wird die gesamte Umlaufbahn von der Sonne weg gedrückt? Das versteh ich nicht. Wenn der Satellit jedesmal aus der Sonne gedreht wird, wenn er sich auf sie zu bewegt und jedesmal in die Sonne gedreht wird, wenn er sich von ihr weg bewegt, dann wird der Satellit ja ständig beschleunigt. Ober besser gesagt: Ihm wird ständig Bahnenergie zugeführt aber an keiner Stelle weg genommen. Wie kann sich dann das Perigäum senken?
Mane
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Durch die Luftreibung. Sorry Mane, ich hatte zwischenzeitlich eine Ergänzung eingefügt, in der das Problem nochmal erläutert wird.
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Das Segel wird praktisch während des gesamten Umlaufs abgebremst, da die Bahn fast kreisförmig ist (derzeit ca. 705 x 725 km), der Bremseffekt im Perigäum ist also nur wenig stärker als im Durchschnitt der Bahn.
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Durch die Luftreibung. Sorry Mane, ich hatte zwischenzeitlich eine Ergänzung eingefügt, in der das Problem nochmal erläutert wird.
Das Segel wird praktisch während des gesamten Umlaufs abgebremst, da die Bahn fast kreisförmig ist (derzeit ca. 705 x 725 km), der Bremseffekt im Perigäum ist also nur wenig stärker als im Durchschnitt der Bahn.
Verstehe. Die Luftreibung bremst kontinuierlich, aber nur jeweils einen halben Orbit lang wird beschleunigt. In der Beschleunigungsphase wird der gegenüberliegende Punkt des Orbits angehoben aber in der Bremsphase (oder besser in der Nicht-Beschleunigungsphase) wird der gegenüberliegende Punkt des Orbits abgesenkt.
Danke!
Mane
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Ja, in dem o. a. Artikel ist auch ein Diagramm mit den Höhenangaben der letzten Tage enthalten.
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Wenn man einen permanenten einseitigen Schub einsetzt, müsste sich dann die Ellipse nicht um die z-Achse (die Normale auf der Ellipsenfläche) drehen? Das würde bedeuten, dass das Perigäum irgendwann auf die sonnenabgewandte Seite wandert, wodurch man es erhöhen könnte?
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Ich habe mal eine eigene Auswertung des Orbitverlaufs von Lightsail-2 gemacht, die auch die Umlaufdauer umfasst. Da sieht man besser als mit den Orbithöhen, dass das Ding trotz des Segels an orbitaler Energie verliert.
https://twitter.com/df2mz/status/1159106935934898176 (https://twitter.com/df2mz/status/1159106935934898176)
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Ich habe mal eine eigene Auswertung des Orbitverlaufs von Lightsail-2 gemacht, die auch die Umlaufdauer umfasst. Da sieht man besser als mit den Orbithöhen, dass das Ding trotz des Segels an orbitaler Energie verliert.
https://twitter.com/df2mz/status/1159106935934898176 (https://twitter.com/df2mz/status/1159106935934898176)
Der Orbit war halt auch ein Kompromiss. Auf die Schnelle kann ich keine Quelle mehr dafür finden, aber ich erinnere mich, dass die Planetary Society für LightSail 2 ursprünglich 800 km Höhe angepeilt hatte. Es fand sich jedoch keine passende Mitflug-Gelegenheit, deshalb hat man dann den Falcon-Heavy-Start in den 720-km-Orbit akzeptiert. Macht aber letztlich nichts, es ist ja nur eine Demonstrationsmission, und das deutliche Anheben des Apogäums wird als Erfolg gewertet.
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Die Apogäums- und Perigäumsdaten gibt es jetzt auch als grafische Darstellung direkt auf der Mission Control Site:
http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html (http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html)
(runter scrollen zu "Advanced Data"). Man kann die Daten auch als Google Sheet herunterladen. Seit dem Entfalten des Sonnensegels am 23.7. ist das Apogäum um mehr als 7 km angestiegen.
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Die Apogäums- und Perigäumsdaten gibt es jetzt auch als grafische Darstellung direkt auf der Mission Control Site:
http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html (http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html)
Es tut sich nicht mehr viel; seit Anfang des Monats sinkt das Apogäum langsam ab. Erstaunlicherweise hat sich auch die Absenkung des Perigäums verlangsamt. Das sieht fast aus wie vor der Entfaltung des Sonnensegels. Vielleicht funktioniert die Ausrichtung nicht mehr? Leider ist von der Planetary Society nichts dazu zu hören. Über deren Informationspolitik bin ich sowieso extrem enttäuscht. Diese Mission ist doch ein absolutes Highlight, da hätte ich viel mehr erwartet.
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Vom Light-Sail-2-Team gibt es immer noch keine aktuellen Kommentare, vielleicht sind sie auch etwas enttäuscht, dass sich auf ihren Aufruf zur Bearbeitung ihrer Kamerabilder anscheinend niemand gemeldet hat. ;)
Wenn man sich die Orbitdaten anschaut, sieht es so aus, dass sie seit einigen Wochen die Exzentrizität verringern, also das Perigäum anheben und das Apogäum absenken, so dass sie in einigen Wochen eine echte Kreisbahn erzeugen könnten. Insgesamt ist die Sonde in den 2,5 Monaten seit der Entfaltung des Segels nur um etwa 1 km abgesunken.
http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html (http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html)
Am Anfang der Mission gab es erhebliche Probleme mit der Steuerungssoftware die ja auf der Erde nicht getestet werden konnte, Beispiel vom 5. Tag nach der Entfaltung des Solarsegels:
(http://www.planetary.org/multimedia/space-images/charts/lightsail-2-sail-control-july28.html)
Die Bewegung um die Hochachse, die zwischen 0° und 90° liegen sollte, schwankte in der Realität zwischen 10° und 140°. Man hat unter anderem mit einem Update reagiert, so dass die Änderung der Drehzahl des Reaktionsrades langsamer erfolgte, wodurch die Regelung mehr Zeit hatte, auf die Daten der Magnetsensoren "smoother" zu reagieren. (Die rote Kurve ist der Sollwert, die schwarze der reale Istwert)
Ein anderes Problem war, dass die Umdrehung des Reaktionsrades, an dem sich die Sonde bei den Manövern "abstützt", nach den Wechseln 0°-90°-0° eigentlich wieder bei 0 liegen sollte, allerdings hat das nicht richtig funktioniert, so dass das Rad immer noch rotierte. Dadurch war es erforderlich, dass das Rad mehrmals am Tag entsättigt, d. h. zum Stillstand gebracht werden musste, was wiederum die Lageregelung der Sonde störte. Durch ein Softwareupdate wird dieser Vorgang jetzt bei jedem Durchlauf durch den Erdschatten durchgeführt, wenn das Segel sowieso "antriebslos" ist und daher keine Bahnstörungen erfolgen.
......
Die Infos stammen aus der o.a. planetary.org-Quelle wenn man nach unten scrollt.
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Inzwischen ist ein weiteres Software Update erfolgt, das den durch die Rotation der Galaxis entstandene Fehler in der Rotation des Reaktionsrades aufhebt. Allerdings wird dadurch eine periodische Korrektur nötig, weil man die Auswirkung des nicht zu vernachlässigenden Vollmond Lichtes auf das Seil unterschätzt hatte, insbesondere bei einer Jupiter-Saturn Konjunktion. Ab 25.10. übt jedoch die Venus eine gewisse Kompensation aus.
Boooaaahh, verdammt heiße Kiste das Ding. Nicht so einfach zu verstehen das alles.
Nee garnich....
;)
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Ja, und das ist das verrückte daran, dass man diesen 1-Cube-Satelliten gestartet hat und erst während der Orbits die Software für die Lagekontrolle richtig entwickeln konnte. (Und die "externen Einflüsse" erst nach und nach integrieren konnte.) ;)
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Das war alles ziemlich verkürzt dargestellt, hier die Langversion:
Wenn Lightsail-2 im Erdorbit auf die Sonne zu fliegt, wird es parallel zur Einstrahlungsrichtung gestellt. Beim Rückweg, wenn die Sonne von hinten scheint, wird es um 90° umgeklappt und steht dann quer zur solaren Strahlung, wodurch es in Flugrichtung beschleunigt wird.
Dieses Umklappen wird durch ein Reaktionsrad erzeugt, das beim Hochfahren einen entgegengesetzten Drehimpuls auf die Sonde bewirkt. Wenn die Sensoren melden, dass die Sonde optimal ausgerichtet ist, wird das Reaktionsrad in die entgegengesetzte Richtung beschleunugt und die Drehbewegung des Segels wird dadurch gestoppt. Im Idealfall wechselt das Segel also bei jedem Umlauf die Ausrichtung einmal von 0° zu 90° und zurück zu 0°.
Die Sensoren der Sonde bestehen aus 3 Magnetfeldsensoren (Magnetometern), die die Orientierung der Sonde im Erdmagnetfeld anzeigen und einem Sonnensensor, der die Richtung zur Sonne bestimmt.Die rote Linie in dem Diagramm zeigt den optimalen Verlauf, der durch das Reaktionsrad erzeugt werden sollte, also das Umklappen jeweils nach einem halben Orbit.
In der schwarzen Linie sieht man die echten Daten, die über mehrere Orbits ca. 5 Tage nach Beginn der Mission registriert wurden. Diese Daten wurden nachträglich aus den Magnetometern ausgelesen, und sie haben mit der optimalen Ausrichtung des Segels offensichtlich nicht viel zu tun. Man sieht, dass die Sonde ziemlich wild zwischen 10° und 140° pendelt.
Das Team hat also einige Updates an LS.-2 gesendet. Unter anderem wurden die Drehzahländerungen des Reaktionsrades verlangsamt, damit die Software für die Lageregelung mehr Zeit hat, um auf die Sensordaten zu reagieren und sich wieder korrekt auszurichten.
Da die Sonde keine Triebwerke besitzt, wird die Ausrichtung durch Magnetspulen erzeugt, die durch Wechselwirkung mit dem Erdmagnetfeld eine Lageänderung erzeugen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Magnettorquer (https://de.wikipedia.org/wiki/Magnettorquer)
Ein weiteres Problem entstand dadurch, dass das Reaktionsrad nach den Schwenks nicht wieder auf die Drehzahl "null" zurückkehrte, sondern weiterhin drehte, was vermutlich an der leichten Taumelbewegung der Sonde lag. Da das Rad aber bei jeder 90°-Drehung bis zur maximalen Drehzahl beschleunigt wird, musste es mehmals am Tag wieder entsättigt (gestoppt) werden, um das Drehmoment für den nächsten Schwenk erzeugen zu können.
Das Entsättigen benötigt aber eine Gegenkraft, die von den Magnettorquern erzeugt wird, wodurch es wiederum zum Taumeln der Sonde kam. Man hat jetzt diesen Vorgang in die Phase gelegt, in der die Sonde durch den Erdschatten fliegt. Das hat den Vorteil, dass das Segel dabei antriebslos fliegt, also keine negativen Auswirkungen durch ein falsch ausgerichtetes Segel entstehen. Andererseits muss die Energie für das Manöver dann ausschließlich aus den Akkus gesaugt werden.
Auf der Erde konnte man das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten nicht testen. Dazu hätte man eine Vakuumkammer mit einer Abschirmung gegen das Erdmagnetfeld und der Erzeugung von einem internen gerichteten homogenen Magnetfeld benötigt, in der die Sonde reibungsfrei gelagert wäre. Und das war bei den 7 Mio $ Entwicklungskosten nicht drin.
......
Übrigens sollte die Primärmission nur einen Monat dauern und es wurde damit gerechnet, dass das Solarsegel durch die Luftreibung nach etwa einem Jahr so stark abgebremst wäre, dass es in die Atmosphäre eintaucht.
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Mit Computersimulationen hätte man sich da aber sehr wohl besser vorbereiten können da alle einwirkenden Größen gut bekannt sind. Allerdings hätten Simulationen wohl sogar die ganze Mission überflüssig gemacht. Es gab ja ausser des schlechten experimentellen Designs keine Überraschungen.
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Das war alles ziemlich verkürzt dargestellt, hier die Langversion:
Danke für die ausführlichen Hintergrundinformationen, jetzt ist mir klarer, worum es geht und wo die Probleme liegen.
... Allerdings hätten Simulationen wohl sogar die ganze Mission überflüssig gemacht. Es gab ja ausser des schlechten experimentellen Designs keine Überraschungen.
:) aber das kann man ja nicht vorher wissen. Selbst wenn man es vorher noch so gut simuliert hätte, hätte man die Erkenntnisse noch empirisch bestätigen müssen, so oder so. Da finde ich die Methode, es umgekehrt zu machen, gar nicht so unclever, zumindest bei begrenzten finanziellen Ressourcen und keiner bestehenden Gefährdung von Menschenleben und Sachwerten.
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Hallo DF2MZ,
ich weiß nicht, ob die Planetary Society die Spendengelder nur für die Entwicklung eines Simulationsprogramms zusammenbekommen hätte. Und selbst wenn, muss irgendjemand dann auch noch diese Software testen. Mit der Aussage zum überaschend schlechten experimentellen Design sollte man bei einer NGO vorsichtig sein. Meine Meinung.
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Entsprechende Simulationssoftware muss nicht entwickelt werden, die gibt es fertig und vermutlich würde die Planetary Society sogar kostenlose Lizenzen bekommen. Natürlich muss das dann jemand machen. In jedem anspruchsvollen Projekt wird heutzutage parallel simuliert und die Hardware entwickelt.
Ein schlechtes Design bleibt ein schlechtes Design gleich ob von einem Verein oder von der NASA. Da leuchtet mir nicht ein dass man vorsichtig sein müsste. Für ein solches Projekt muss man halt alle benötigten Kompetenzen drauf haben, sonst überlässt man es besser den Profis.
Ich bin mir sicher, dass nicht wenige Spender schwer enttäuscht sind. Zum Einen vom Resultat and zum Anderen von der mickrigen Öffentlichkeitsarbeit.
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Auf der Erde konnte man das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten nicht testen. Dazu hätte man eine Vakuumkammer mit einer Abschirmung gegen das Erdmagnetfeld und der Erzeugung von einem internen gerichteten homogenen Magnetfeld benötigt, in der die Sonde reibungsfrei gelagert wäre. Und das war bei den 7 Mio $ Entwicklungskosten nicht drin.
Übrigens sollte die Primärmission nur einen Monat dauern und es wurde damit gerechnet, dass das Solarsegel durch die Luftreibung nach etwa einem Jahr so stark abgebremst wäre, dass es in die Atmosphäre eintaucht.
Meine Hochachtung an das Team. Man hat alles richtig gemacht. Statt Unsummen an Geld und Zeit für Simulationen und Berechnungen auszugeben, hat man den Satellit gestartet und macht die Tests mit den Livedaten.
Wie gut so etwas funktioniert, sieht man bei SpaceX. Die Landungen der F9 wurden nach der Explosion vom Grasshopper so verbessert. Heute landet die F9 sicher.
Man muss immer beachten: Nichts ist wichtiger, wie praktische Erfahrung.
Daher: Macht weiter.
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Guten Morgen,
ich als "Softwarebastler" sehe das genauso! :) Früher war ich mal ein Ingenieur.
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... Ich bin mir sicher, dass nicht wenige Spender schwer enttäuscht sind. Zum Einen vom Resultat and zum Anderen von der mickrigen Öffentlichkeitsarbeit.
Das Resultat war IMHO letztlich OK. Mit der Ausrichtung hat es zwar nicht optimal geklappt, aber doch gut genug, um das Apogäum über einen Monat hinweg deutlich anzuheben. Somit konnte erfolgreich demonstriert werden, dass per Sonnensegel eine Beeinflussung des Orbits möglich ist. Die Öffentlichkeitsarbeit war, wie ich ja schon weiter oben beklagt habe, in der Tat mies. Was man sich dabei gedacht hat, entzieht sich meiner Vorstellungskraft... Ich werde aber trotzdem Mitglied bleiben.
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Übrigens, ich habe mir mal die neuesten Orbit-Daten von der Mission-Control-Seite http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html (http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html) geholt und Apogäum, Perigäum und große Halbachse geplottet:
(https://images.raumfahrer.net/up069847.png)
(https://images.raumfahrer.net/up069848.png)
(https://images.raumfahrer.net/up069849.png)
Beim Apogäum sieht man gut, wie es während eines Monats nach Segelentfaltung um ca. 8 km ansteigt. Das ist trotz aller Probleme ein ordentlicher Erfolg. Ich vermute (man hört ja nix von der Planetary Society...), dass danach die Primärmission beendet wurde, und keine kontrollierte Ausrichtung von LightSail 2 mehr stattfindet. Jedenfalls geht es seitdem rapide abwärts. Warum das Perigäum gleichzeitig ansteigt (und sich der Orbit daher zirkularisiert), weiß ich nicht, tippe aber darauf, dass das 'von selbst' aufgrund diverser Störeinflüsse geschieht, somit keine kontrollierte Beeinflussung des Orbits per Sonnensegel mehr ist.
Dafür spricht auch die Veränderung der großen Halbachse, welche ein Maß für die Orbitalenergie ist. Diese hat zwar auch in dem Monat der Primärmission abgenommen (Verlust durch Restreibung der Atmosphäre war stärker als Gewinn durch das Sonnensegeln), seitdem nimmt sie aber deutlich schneller ab. Das Raumschiff ist daher vermutlich sich selbst überlassen. Demnächst wird sich der Trend beim Perigäum sicherlich umkehren, dann geht es endgültig abwärts.
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Tja ragger65, es sieht leider so aus, dass du mit deiner Einschätzung vollkommen recht hast.
Ich habe jedenfalls kein Anzeichen dafür gefunden, dass nach dem Ende der Primärmission noch irgendwelche Aktivitäten zu LightSail erfolgten. Und der letzte Blogbeitrag von Planetary.org ist anscheinend nichts anderes als ein Nachruf:
https://www.planetary.org/blogs/jason-davis/students-on-ls2-team.html (https://www.planetary.org/blogs/jason-davis/students-on-ls2-team.html)
Ob es nun daran liegt, dass sie die Antennenkosten nicht mehr bezahlen konnten oder was auch immer.
Ich schließe jetzt auch P.O. in meine Kritik ein, dass viel gepostet wird, solange ein Projekt läuft. Sobald es nicht mehr funktioniert gibt es keinerlei Informationen mehr, da hüllt man sich komplett in Schweigen.
Dennoch hat das LightSail-Team viele gute und innovative Anstöße gegeben und jede Menge Erfahrungen während der Orbits gesammelt.
Es bleibt also nichts, als dem langsamen Absturz zuzuschauen, RIP LightSail!
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Ich hoffe dass das Thema weiterentwickelt wird.
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Ich hoffe auch, dass der Einsatz von Solarsegeln endlich mal mehr zum Thema wird. Ein limitierender Faktor ist die Luftreibung, die wohl unterhalb von ca. 1.000 km anfängt Probleme zu bereiten. Andererseits brauchen die Magnetspulen ("Magnettorquer"), die für die Lageregelung des Satelliten sorgen, ein ausreichendes Erdmagnetfeld, an dem sie sich "abstützen" können um die Ausrichtung der Sonde zu ermöglichen. Das Segel funktioniert also in einer größeren Entfernung zur Erde immer geringer.
Aber immerhin war LightSail-2 das erste funktionierende Versuchsmodell im Erdorbit und es gibt offensichtlich noch sehr viele Verbesserungsmöglichkeiten was die Hardware und auch die Flugsoftware angeht. Leider gibt es keine absehbar ökonomisch lohnende Anwendung und so wird es wohl erstmal eher ein Nischendasein fristen.
Aber ein Anfang ist gemacht ...
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Nun ja ... böses Munkeln: Vielleicht sind Sonnensegel eine "nette Technologie", werden aber in der tatsächlichen Anwendung einer Mission (immer) von anderen Lösungen dominiert, haben nur einen marginalen oder unklaren Gewinn, sind aber aufwändig in Entwicklung und Qualifikation?
(wie SSTO ... wie Aerospike ... wie ... gut, Sonnensegel waren auf jeden Fall schon mal im All!)