**ISS** <Bahnmanöver & Bahnerhalt>

Hallo Thomas/technician,

mit den Gyros regelt man die Lage im Raum, das stimmt. Was MSSpace sagen wollte: Man könnte die Lage auch mittels Triebwerken regeln, so wie das Space Shuttle es macht. Aber das verbraucht Treibstoff. Also nutzt man Gyros. Mit Bahnmanövern hat das nichts zu tun.

Noch eine kleine Ergänzung dazu. Im Laufe der Zeit verlieren diese Control Moment Gyros (CMG) durch Reibung etwas an Schwung. Da man sie aber nicht einfach durch Zuführen von Energie wieder auf Touren bringen kann ohne dabei die Lage der Raumstation zu verändern, muß man in der Zeit die Raumstation durch die Steuerdüsen der Zarya (?) festhalten, bis die CMGs wieder auf Drehzahl sind. Insofern geht es nicht ganz ohne Treibstoff.

Gruß
StefanE

Die Erklärung mit den Reibungsverlusten ist mir jetzt neu

Die Schwungscheiben in den Gyros drehen sich immer mit gleicher Geschwindigkeit. Reibungsverluste muss man mit Energie aus den Solarzellen kompensieren.

Wenn man die Lage der ISS nun ändern möchte, lässt man die Schwungräder wieder mit Solarenergie um die Längsachse rotieren, im Gegenzug wird ein Drehmoment auf die ISS ausgeübt. Irgendwann kommt das aber mal an die mechanische Grenze der Gyroskobe - sie sind gesättigt. Beim Wiederabbremsen  muss man mit Triebwerken gegensteuern, um die Lage der Station zu halten


Matthias

Hallo Matthias,

in den Lagern der Gyros existiert ja Reibung. Die werden also immer etwas gebremst. Um das auszugleichen, muss ein Motor sie immer wieder beschleunigen. Das macht der Motor mittels eines Moments auf die Scheibe. Dabei entsteht natürlich ein Gegenmoments auf die Station. Diese möchte sich also "drehen", obwohl das nicht gewollt ist.

Beim Bremsen durch Reibung entsteht doch aber auch ein Moment. Wenn man mit dem Motor jetzt kontinuierlich die Reibung neutralisiert, solte doch im Endefekt kein Drehmoment auftreten?  :-?

Ggf. kann das durch gegenläufige Rotation eines anderen Gyros ausgeglichen werden.

>> muss ein Motor sie immer wieder beschleunigen.

Vorsicht! Diese Formulierung legt nahe, dass man glaubt, es handele sich um Schwungräder. CMGs sind weit anspruchsvoller als Schwungräder. CMGs sind kardanisch aufgehängt und bilden einen raumstabilen Rahmen. Versucht man diesen Rahmen zu drehen, kommt es zu einem Gegenmoment, das sich auf die Raumstation auswirkt. Es handelt sich also um das Kreiselprinzip schlechthin. Dabei wird die Drehzahl der rotierenden Masse nicht im geringsten geändert. Das oben von mir ausgeführte über die Reibung gilt trotzdem. Die Verwendung von CMGs erlaubt es auch, mit 2 GMCs auszukommen, wohingegen bei Schwungrädern immer 3 zueinander senkrecht stehende Schwungmassen erforderlich sind.

Gruß
StefanE

Im Laufe der Zeit verlieren diese Control Moment Gyros (CMG) durch Reibung etwas an Schwung. Da man sie aber nicht einfach durch Zuführen von Energie wieder auf Touren bringen kann ohne dabei die Lage der Raumstation zu verändern, muß man in der Zeit die Raumstation durch die Steuerdüsen der Zarya (?) festhalten, bis die CMGs wieder auf Drehzahl sind. Insofern geht es nicht ganz ohne Treibstoff.

Ich habs immernoch nicht verstanden. Hier schreibst du, dass die CMG's an Schwung verlieren. In deinem letzten Beitrag schreibst du aber, dass sich die Drehzahl der rotierenden Masse sich nicht im gerigsten Verändert ...


Kannst du das vielleicht noch ein bischen genauer erklären?

Hallo matthias,

gerne. Du kennst sicher diese Spielzeug-Kreisel, die man zwischen Daumen und Zeigefinger hält und mit einer Schnur zum Drehen bringen kann.

(Ich würde hier gerne ein Bild einfügen, aber wie geht das? "Bild einfügen" bringt mir nur die Tags . Und wie weiter?)

Diese Kreisel stabilisieren - solange sie sich drehen - den äußeren Rahmen. Diese Funktion üben sie aus, ohne dass die Drehzahl beeinflusst wird, solange sie nur hoch genug bleibt. Hätte dieser Spielzeugkreisel hochwertige Lager und würden wir jeglichen Luftwiderstand eliminieren, würde sich dieser Kreisel tagelang drehen und somit auch tagelang den äußeren Rahmen stabilisieren. Die Reibung in den Lagern führt jedoch dazu, dass der Kreisel allmählich an Drehzahl verliert und somit auch seine Fähigkeit, den Rahmen stabil zu halten.

Ich hoffe etwas Licht in die Sache gebracht zu haben

Viele Grüße
StefanE

Hallo Stefan,

zwischen den beiden Tags musst du einfach nur den URL eines Bildes einfügen. Wenn du sie auf deiner Festplatte hast kannst du sie z.B. mit dieser Seite uploaden


Zurück zu den Gyroskopen: Wenn die drehende Masse (durch Reibung) langsam an Geschwindigkeit verliert wird da ja schon ein kleines Drehmoment auf die Station ausgeübt, genauso wie beim anschließenden Beschleunigen. Ok, man könnte das mit einem anderen Gyro ausgleichen, aber wäre es nicht sinnvoller, die Drehscheibe ständig leicht mit einem Motor anzutreiben? Damit könnte man sich ja den Treibstoff zum Gegensteuren/den Aufwand mit einem zusätzlichen Gyro sparen?

Jetzt habe ich auf Wikipedia etwas gefunden, was wohl nicht stimmen kann
http://de.wikipedia.org/wiki/Automated_Transfer_Vehicle:

"Nach dem Andocken wird das ATV mit seinen eigenen Triebwerken auch dabei helfen, die Station in eine höhere Umlaufbahn (maximal 500 km) zu heben. Solche Korrekturen sind in regelmäßigen Abständen nötig, denn wegen der Restatmosphäre in ihrer Erdumlaufbahn in 400 Kilometern Höhe sinkt die ISS langsam aber stetig ab. Bei einem 400km Orbit verliert ISS so pro Jahr im Mittel etwa 4,3km an Höhe. Ein kontrollierter Schub aus dem Antrieb des ATV gleicht diesen Verlust aus. Der Transporter kann die Station damit um bis zu 30 Kilometer anheben."

Das muss doch viel mehr als 4,3km pro Jahr sein, oder???

Grüsse

Wilhelm

Hallo Wilhelm...

auf der Grafik von der Volkssternwarte Bonn schaut es nach eindeutig mehr aus...



Ein Kästen in der Grafik entspricht 10km. Selbst mit den zwischenzeitlichen Reboosts hat die ISS im Jahr 2005 10km Höhe verloren, im Jahr 2003 sogar ca. 22km.
Die durchschnittlichen 4,3 km pro Jahr halte ich da für unrealistisch...

Aber vllt kann das jmd noch etwas ausführlicher erklären.

Gruß, Olli

Vielleicht meinen die ja: Über alle Jahre gemittelt, waren es pro Jahr 4,3km.
Das macht aber als Aussage erst recht keinen Sinn, denn im Mittel über alle Jahre sollte die ISS eigentlich 0km verlieren, denn sie bleibt ja oben und kommt nicht jedes Jahr 4,3km tiefer .

Den mittleren Höhenverlust über ein Jahr anzugeben macht keinen Sinn, weil in dieser Zeit mehrere Reboostmanöver ausgeführt werden (müssen).
Der Höhenverlust hängt von vielen Faktoren ab (Orientierung, Bedingungen der Restatmosphäre,…). Der Höhenverlust pro 24 Stunden liegt derzeit bei ca. 115 bis 120 Metern. Das ist mal mehr, mal ist es weniger.
Der scheinbar dramatische Höhenverlust, den man aus Ollis Diagrammen ablesen könnte, ist nicht dramatisch , weil man während des ISS Ausbaus die ISS bewusst in einem tieferen Orbit lässt, um die Shuttle Performance Margin zu steigern.

Gruß,
KSC

Ich hab die Wiki korrigiert.
Danke,
MSSpace...

Hi,

ich wusste nicht, ob das Thema "alternativ" im Hauptthread diskutiert werden muss. Ist vielleicht so übersichtlicher.

Generell geht es mir darum alternativen zu den chemischen Triebwerken zu suchen, die auch jetzt noch Nachträglich zur Verwendung kommen könnten.
Die Lageregelung klammere ich für die jetzige Betrachtung aus, da dies erfolgreich durch die Kreisel erfolgt ohne Treibstoff zu verbrauchen.

Eine sinnvolle Möglichkeit besteht, wie ich finde, durch die Verwendung eines "electrodynamic tether" Antriebes. (Kenne leider keinen deutschen Ausdruck für diese Technologie) :'(

Für einen solchen Antrieb können die besonderen Eigenschaften des erdnahen Orbit ausgenutzt werden. Darunter zählen relativ starkes Erdmagnetfeld, gute solare Energieversorgung und die Existenz von Plasma.

Funktionsprinzip:

Es wird ein langes Kabel zwischen die ISS (in diesem Fall) und einem kleinen Satelliten gespannt. Durch dieses wird ein elektrischer Strom geleitet. Dadurch bildet sich ein Magnetfeld um das Kabel, dass mit dem der Erde interagiert. Am anderen Ende des Kabels werden die Elektronen über eine Anode in die noch vorhandene Restatmosphäre geleitet. In diesen Höhen sind die Restgase schon Ionisiert oder können durch kleine Ladungen Ionisiert werden, somit wird über die Atmosphäre der Strom zur Katode am Einspeisungsende zurückgeleitet. Es besteht also ein geschlossener Stromkreis der nur in einer Richtung mit dem Erdmagnetfeld interagiert.

Die Richtung der zu erzeugenden Kraft hängt zum einen von der Ausrichtung des Kabels zum Erdmagnetfeld ab, als auch von der Stromrichtung.

In anderen Fällen, kann dieses System auch zur Stromerzeugung genutzt werden (elektrischer Leiter bewegt sich durch ein Magnetfeld).


Nun zu meinen Fragen:

Gibt es Grundsätzlich überhaupt einen Punkt an der ISS, der zur Installation eines solchen "Triebwerks"  geeignet ist? Vorraussetzungen wären unter anderem Stabilität zur Einleitung der Kräfte, Platz und Schwerpunktlage.

Gibt es offizielle Planungen (in der Gegenwart oder Vergangenheit) die zum Ziel haben ein anderes Reboost - System zu nutzten als chemische Antriebe? Evtl. auch Ionentriebwerke oder so?

Ist es überhaupt sinnvoll für eine schon in Betrieb befindliche Station, ein neues Antriebssystem zu entwerfen? Mögliche positive Aspekte sind Kostensenkung / Test von neuen Technologien.

Gruß 8-)

Matthias

Siehe dazu die Sites "http://www.tethers.com/TethersGeneral.html" und "http://en.wikipedia.org/wiki/Tether_satellite", weiters die Einträge auf dem wer-weiss-was.de-Forum  (http://www.wer-weiss-was.de/theme53/article6250.html) und schliesslich die Experimente bei STS 46 (http://de.wikipedia.org/wiki/STS-46) und STS-75 (http://de.wikipedia.org/wiki/STS-75).

Grüsse

Wilhelm

Mir ist auf den Bildern vom heute abgedockten/gelandeten Sojus TMA-11 die Lage der ISS im Raum aufgefallen.

Frage:
Wird die ISS aus ihrer nominalen Fluglage (Harmony voraus) für die NADIR-Dockingmanöver von Sojus und Progress "gekippt" (Harmony von der Erde weg)? Bahnmechanisch würde das ja Sinn machen ...

Hallo,

Ja sieht so aus das sie für das Abdocken der Sojus die Fluglage der ISS geändert haben...



Hier ein Blick aus der abgedockten Sojus TMA-11 zurück auf die ISS......sieht so aus das ATV-Zvezda Richtung Erde zeigen...
Die abgedockte Sojus schwebt hinter der ISS weg also gegen deren Flugrichtung ( Z-achse)
Damit haben wir dann die gleiche Prozedur wie beim Shuttle der am PMA-2 an Harmony hängt und die Station während der Dockingzeit gedreht wurde also Shuttle hinten ISS fliegt in X-Achse mit Zvezda voraus....beim abdocken schwebt der Shuttle nach hinten weg...

gruß jok

Hi Leute

Ich war mir für ne kurze Sekunde nicht sicher, ob ich diesen Post hier oder im JuVe-Thread posten soll. Hab mich jetzt aber für den ISS-Thread entschieden, da es mir rein prinzipiell widerspricht, was zum Thema ISS in den "Unbemannte Raumfahrt"-Bereich zu schreiben.    Hätte aber wie gesagt auch gut in den JuVe-Thread gepasst. Man möge mir verzeihen.

Die von JuVe durchgeführte Bahnhebung der ISS ist jetzt auch deutlich auf dem Höhenprofil von heavens-above.com zu sehen:



Quelle:
http://www.heavens-above.com/IssHeight.aspx?lat=0&lng=0&loc=Unspecified&alt=0&tz=CET

PS: Der Triebwerkstest von JuVe kurz vor der echten Bahnhebung ist übrigens auch gut zu sehen.  

Mane

Hi Leute

Laut dem Nasaspaceflight-Forum soll bereit im September der nächste Reboost stattfinden!

September (TBD) - ISS orbit's raising by Progress M-65 engines

Wann genau im September ist noch nicht klar. Allerdings soll dieser Reboost bereits von Progress M-65 ausgeführt werden. Das heißt, JuVe muss zuerst von Zvezda weg und Progress M-65 hin. Da Progress M-65 nach aktueller Planung am 12. September dockt, muss der Reboost logischerweise erst nach dem 12. September erfolgen.  

Quelle:
http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=61.msg309885#msg309885

Die schießen die ISS jetzt ja wieder richtig hoch. Das letzte mal war die ISS (ungefähr) Anfang 2005 so hoch wie JETZT!

Siehe hier:
http://www.volkssternwarte-bonn.de/info/ISS.html

Wie viel höher sie nach dem Reboost von Progress M-65 sein wird, hab ich aber nirgens gefunden.

Mane

Hi Leute

Laut dem Nasaspaceflight-Forum soll bereit im September der nächste Reboost stattfinden!

Zitat

September (TBD) - ISS orbit's raising by Progress M-65 engines

Wann genau im September ist noch nicht klar. Allerdings soll dieser Reboost bereits von Progress M-65 ausgeführt werden. Das heißt, JuVe muss zuerst von Zvezda weg und Progress M-65 hin. Da Progress M-65 nach aktueller Planung am 12. September dockt, muss der Reboost logischerweise erst nach dem 12. September erfolgen.  

......

Hi Mane

gestern war bereits ein 'Boost' zumindest eine 'Kurskorrektur' wegen COSMOS2421
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4115.msg71749#msg71749

Auswirkungen habe ich noch nicht berechnet, wer möchte

ISS (ZARYA)
1 25544U 98067A   08240.87712247 +.00009114 +00000-0 +75163-4 0 01377
2 25544 051.6380 008.4833 0009672 064.8568 075.1907 15.71172004559817
1 25544U 98067A   08240.75016248  .00006540  00000-0  55344-4 0  1360
2 25544 051.6434 009.1366 0008845 063.0312 078.3661 15.71158121559798
1 25544U 98067A   08240.63273148  .00006692  00000-0  56521-4 0  1345
2 25544 051.6430 009.7368 0008849 062.9258 133.8171 15.71156985559770
1 25544U 98067A   08239.85900280  .00006746  00000-0  56963-4 0  1307
2 25544 051.6434 013.6935 0008826 060.3551 077.1240 15.71146014559657
1 25544U 98067A   08239.52427900  .00006687  00000-0  56524-4 0  1288
2 25544 051.6430 015.4047 0008817 059.6862 343.2831 15.71140885559601

EPOCH 08240.87712247 ist nach 18:10 CEST(nämlich ca. 19:03 CEST) also nach dem Manöver

....da Progress M-64 am 01.09 und JUVE am 05.09 abdocken soll, scheint es da ja keinerlei Stau zu geben.....

Vielleicht mag ja einer mal rechnen was die Kurskorrektur ausgemacht hat....

Viel Spaß
Thomas

Hi technician

...gestern war bereits ein "Boost" zumindest eine "Kurskorrektur" wegen COSMOS2421

Ist mir bewusst.  

...Vielleicht mag ja einer mal rechnen was die Kurskorrektur ausgemacht hat...

Jo, entweder einer rechnet oder wir warten bis Morgen. Dann sollte nämlich die Änderung auf dem Höhenprofil von heavens-above.com sichtbar sein. Die ist immer so zwei Tage verzögert.  

Hier: http://www.heavens-above.com/IssHeight.aspx?lat=0&lng=0&loc=Unspecified&alt=0&tz=CET

Mane

.....
Jo, entweder einer rechnet oder wir warten bis Morgen. Dann sollte nämlich die Änderung auf dem Höhenprofil von heavens-above.com sichtbar sein. Die ist immer so zwei Tage verzögert.  

Hier: http://www.heavens-above.com/IssHeight.aspx?lat=0&lng=0&loc=Unspecified&alt=0&tz=CET

Mane

;-)
Ja, haevens-above rechnet (soeben noch) mit dem zweiten Satz der geposteten Vektoren
1 25544U 98067A   08240.75016248  .00006540  00000-0  55344-4 0  1360
2 25544 051.6434 009.1366 0008845 063.0312 078.3661 15.71158121559798

Durch das gestrige Manöver wurde die ISS übrigens um ca. 1,7 km abgesenkt.

Quelle: http://www.esa.int/SPECIALS/Operations/SEM64X0SAKF_0.html