Grundlegende Frage zur Raumflugmechanik

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Captain-Jean-Luc-Picard

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Grundlegende Frage zur Raumflugmechanik
« am: 06. März 2019, 21:19:25 »
Eintrag ins Logbuch.

Ich mache mir ernsthaft Gedanken über mein Gedächtnis. Habe ich doch tatsächlich einfachste Grundlagen der Raumflug-Mechanik vergessen! So bin ich nicht in der Lage folgenden Gedanken zu einem Ende zu bringen:



Treibendes und rotierendes Objekt in der Schwerelosigkeit.
Nun wird auf jeden Punkt des Objektes dieselbe Kraft in dieselbe Richtung ausgeübt. Die Richtung der Kraft ist gekoppelt an die Ausrichtung des Objektes. 

(Beispiel: Eine treibende und rotierende Rakete zündet ihr Triebwerk am "Heck" und lässt es fortan am Laufen.)

Frage: Würde
1. nach einer anfänglichen Krümmung der Flugbahn anschließend ein geradliniger Kurs eingenommen und die Rotation gestoppt werden,
oder 2. die Rotation beibehalten werden, sodass auch die Richtung der Kraft mit-rotiert und als Resultat eine Kreisbahn absolviert wird?



Mir kommt es so vor als wäre 2. zu einfach. Gleichzeitig stoße ich auf nichts, das für 1. spricht. Wahrscheinlich ist es 3. .
Wenn doch nur jemand diesen Gedanken für mich zu Ende führen könnte.
Fragen kann ich nicht. Was würde das für ein Licht auf mich werfen? Ein Captain, der ständig neue Kurse diktiert aber selbst keine Ahnung hat wie man einen Kurs setzt!

Offline R2-D2

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Re: Grundlegende Frage zur Raumflugmechanik
« Antwort #1 am: 07. März 2019, 10:30:48 »
Wenn der Schubvektor durch den Schwerpunkt geht, kannst Du die Rotation nicht stoppen.
Du feuerst dann periodisch in alle Raumrichtungen. Wenn der Schub im Verhältnis zur Trägheit klein ist, fliegst Du dabei schneller oder langsamer auf der alten Bahn, mit seitlichen Abweichungen. Bei großem Schub kannst Du zeitweise auch die Flugrichtung ändern.

Um die Rotation zu stoppen brauchst Du ein (Steuer-)Triebwerk, das nicht durch den Schwerpunkt schiebt und dadurch ein Moment einleiten kann.

(Effekte von Himmelskörpern, Sonnenwind etc. vernachlässigt, ebenso Schwerpunktänderung durch abnehmende Treibstoffmenge.)

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Offline James

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Re: Grundlegende Frage zur Raumflugmechanik
« Antwort #2 am: 26. September 2020, 10:59:57 »
Verlinkung aus: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=16786.msg489572#msg489572
Dieser Idee nach würde man am Nordpol da landen, wo man gestartet ist, allerdings leicht um ein paar Grad oder Sekunden verdreht, da sich die Erde unter dem Raumschiff gedreht hat.
Ach, so, die Erde ist in ihrer Umlaufbahn um die Sonne enorm gewandert, also würde die Rakete doch woanders landen.

Ich denke das sollte man anders betrachten.
Nur mal kurz dargelegt, damit es nicht so stehen bleibt.

1. Wenn man am Nordpol steht hat man die gleiche Rotationsgeschwindigkeit wie die Erde.
    Wenn man nun vom Nordpol senkrecht nach "oben" startet, wird dieses Rotation ja durch nichts abgebaut, und man behält sie bei.
    Man dreht sich also mit der Erde weiterhin syncron dahin.
    Wenn man nun wieder "landet" hat sich nichts verändert und man landet mit der selben Ausrichtung mit der man auch gestartet ist.
2. Die Erde bewegt sich um die Sonne mit einem bestimmten Geschwindigkeitsvektor.
    Diesen hat man auch selber egal wo man auf der Erde steht.
    Wenn man also vom Nordpol nach "oben" startet, baut auch diesen Geschwindigkeitsvektor niemand ab und man behält ihn bei.
    Wenn man sich also wieder Richtung "unten" bewegt, landet man wieder am Nordpol. Um die Sonne hat man also nicht weniger Strecke
    als die Erde.
3. Wenn man am Äquator steht, hat man den Geschwindigkeitsvektor der sich durch die Rotation der Erde ergibt. Also grob die 40000km durch die 24h.
    Trivial ist: Damit legt man immer die selbe Strecke zurück als der Punkt auf dem man steht, und man bleibt am gleichen Ort am Äquator.
    Wenn man jetzt "senkrecht" nach oben startet, baut diesen Geschwindigkeitsvektor auch niemand ab. Dieser bleibt selbstverständlich auch erhalten.
    Dummerweise befindet man sich jetzt aber weiter "aussen". Um den gleichen Winkel, betrachtet zum Erdmittelpunkt zurückzulegen, müsste man aber
    jetzt etwas schneller sein, da der Bogen ja etwas länger ist. Gegenüber der Erdoberfläche fällt man also etwas zurück. Wenn man dann wieder landet,
    hat die Erdoberfläche weiter rotiert als man es selber getan hat, und man landet auf einer anderen Stelle.
    Die Positionsänderung hängt also grob von der Flughöhe und der Aufenthaltsdauer in dieser ab.

Viele Grüße, James

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Offline alepu

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Re: Grundlegende Frage zur Raumflugmechanik
« Antwort #3 am: 26. September 2020, 13:58:13 »
Ist im grunde genommen das gleiche wie wenn du in einem sehr schnell fahrendem Zug hoch springst. Landest auch immer wieder an exakt der selben Stelle. Ausser natürlich, wenn der Zug beschleunigt/abbremst solange du in der Luft bist, oder eine abrupte Kursänderung durchführt..

Re: Grundlegende Frage zur Raumflugmechanik
« Antwort #4 am: 28. September 2020, 11:25:38 »
@James @alepu
Danke für die Erklärung.
Alle sagten: es funktioniert nicht.
Dann kam einer und machte es.