Voyager / Pioneer 10 + 11

Darf ich kurz nochmal auf folgende Meldung zurückkommen?

Wie kann es zu so großen Unterschieden beim Anstieg der Signallaufzeiten kommen?
Beide Sonden fliegen doch mit ähnlicher Geschwindigkeit. Nach den Daten von oben hat Voyager 1 einen Anstieg von einer halben Stunde Signallaufzeit in einem halben Jahr Flugzeit zu verzeichnen. Bei Voyager 2 ist es gut eine Stunde in einem halben Jahr... Es ist nicht nur dieser unterschiedliche Zuwachs an Signallaufzeit, den ich mir nicht erklären kann... Wenn ich grob hochrechne, würde das bei Voyager 1 etwa 1 Stunde pro Jahr ausmachen - das passt noch zur Zeit seit dem Start vor 36 Jahren. Aber bei Voyager 2 stimmt das dann gar nicht mehr...
Kann es sein, dass die Daten von Voyager 2, die zum Vergleich in Klammern herangezogen wurden, viel älter sind?

Die Erklärung ist recht einfach: Die beiden Sonden fliegen in verschiedene Richtungen von uns weg. Daher ist auch die Änderung der Laufzeit verschieden, weil wir uns mit der Erde ja auch noch relativ im Sonnensystem bewegen.

Die Erklärung ist recht einfach: Die beiden Sonden fliegen in verschiedene Richtungen von uns weg. Daher ist auch die Änderung der Laufzeit verschieden, weil wir uns mit der Erde ja auch noch relativ im Sonnensystem bewegen.

Hallo, mir erscheint dies nicht ausreichend zu sein, wenn man bedenkt, dass die Entfernung Sonne-Erde nur 8 Lichtminuten ist... Da kann die Erde egal wo auf ihrer Bahn sein - die hier nicht übereinstimmenden Signallaufzeiten/Entfernungen sind so wohl nicht zu erklären.

Hat noch jemand andere Vorschläge zur Erklärung?

Zitat von: GalacticTraveler am 16. Oktober 2013, 13:51:00

Die Erklärung ist recht einfach: Die beiden Sonden fliegen in verschiedene Richtungen von uns weg. Daher ist auch die Änderung der Laufzeit verschieden, weil wir uns mit der Erde ja auch noch relativ im Sonnensystem bewegen.

Hallo, mir erscheint dies nicht ausreichend zu sein, wenn man bedenkt, dass die Entfernung Sonne-Erde nur 8 Lichtminuten ist... Da kann die Erde egal wo auf ihrer Bahn sein - die hier nicht übereinstimmenden Signallaufzeiten/Entfernungen sind so wohl nicht zu erklären.

Hat noch jemand andere Vorschläge zur Erklärung?

Du hast recht, das ist wirklich zu viel. Dann bin ich jetzt auch überfragt...

Zitat von: GalacticTraveler am 16. Oktober 2013, 13:51:00

Die Erklärung ist recht einfach: Die beiden Sonden fliegen in verschiedene Richtungen von uns weg. Daher ist auch die Änderung der Laufzeit verschieden, weil wir uns mit der Erde ja auch noch relativ im Sonnensystem bewegen.

Hallo, mir erscheint dies nicht ausreichend zu sein, wenn man bedenkt, dass die Entfernung Sonne-Erde nur 8 Lichtminuten ist... Da kann die Erde egal wo auf ihrer Bahn sein - die hier nicht übereinstimmenden Signallaufzeiten/Entfernungen sind so wohl nicht zu erklären.

Hat noch jemand andere Vorschläge zur Erklärung?

Durch die Erdbahn kommen bis zu 16min für eine Richtung zusammen.
Dazu kommt, dass die Signallaufzeit üblicherweise als "Roundtrip" (also hin und zurück) angegeben wird. Die "Lichtentfernung" wäre demnach die halbe Zeit.

Laut dieser Seite des JPL

http://voyager.jpl.nasa.gov/where/

ist Voyager 1 ganze 23 AU weiter von der Erde entfernt als Voyager 2. Beide Sonden haben auch ganz unterschiedliche Flugbahnen waehrend ihrer Mission eingeschlagen. Waehrend Voyager 1 nach dem Saturn Fly-By den direkten Weg in den interstellaren Raum genommen hat ist Voyager 1 erst noch bei Uranus und Neptun vorbei geflogen:



Auch fliegt Voyager 1 mit einer hoeheren Geschwindigkeit als Voyager 2: 17 km/s im Gegensatz zu 15,4 km/s.

Und was ist mit dem Widerstand ?
Wenn ich jetzt von sagen wir den Drehimpuls von L nach R verlagere habe ich ja einen Wiederstand.

MfG Collins

Welchen Widerstand meinst du? Elektrischen?

Ja, einmal den.
Und dann noch um es einmal simpel aus zu drücken : wenn sich etwas in die eine Richtung dreht und sich plötzlich in die andere Richtung drehen soll geht das nicht sofort es muß ja erst abgebremst werden. Dabei müsste doch ein Widerstand entstehen ? Oder Denke ich jetzt falsch?
MfG Collins

Hallo Collins,

ich sage mal "ja", soweit ich dich meine verstanden zu haben. Aber was meinst du? Siehst du ein Problem in den Erklärungen?

Hallo

Ist es überhaupt noch nötig, etwas zu den Drallrädern zu schreiben?

Was schon klar ist:
Es hat nichts mit Energieerhaltung zu tun, sondern mit Drehimpulserhaltung. Man kann die Ausrichtung bzw. den Spin des Satelliten beeinflussen, ohne chemischen Treibstoff zu verbrauchen.

Entladen werden müssen die Drallräder, wenn sie zu schnell drehen. Ursache kann der Sonnenwind sein. Durch die grossen Photovoltaikflächen wird Drehimpuls auf den Satelliten übertragen und die Drallräder werden sich immer schneller drehen müssen. Bei der Entladung der Drallräder benützt der Satellit ein oder mehrere Lagekontrolltriebwerke um sich darauf abzustützen.

Gruß von Matjes

Hallo

Ist es überhaupt noch nötig, etwas zu den Drallrädern zu schreiben?

Was schon klar ist:
Es hat nichts mit Energieerhaltung zu tun, sondern mit Drehimpulserhaltung. Man kann die Ausrichtung bzw. den Spin des Satelliten beeinflussen, ohne chemischen Treibstoff zu verbrauchen.

Entladen werden müssen die Drallräder, wenn sie zu schnell drehen. Ursache kann der Sonnenwind sein. Durch die grossen Photovoltaikflächen wird Drehimpuls auf den Satelliten übertragen und die Drallräder werden sich immer schneller drehen müssen. Bei der Entladung der Drallräder benützt der Satellit ein oder mehrere Lagekontrolltriebwerke um sich darauf abzustützen.

Gruß von Matjes

Hallo,

Als Laie bin ich verwirrt. Ich finde, deine Beschreibung passt eher zu einem Reaktionsrad: http://de.wikipedia.org/wiki/Reaktionsrad
Oder denke ich falsch?

Hallo GerdW

Du hast vollkommen Recht. Drallrad oder Reaktionsrad sind nur verschiedene Worte.
Das Bauteil ist das Gleiche. Leider gehen diese praktischen Dinger viel zu oft kaputt.

Matjes

Drallrad oder Reaktionsrad sind nur verschiedene Worte.Das Bauteil ist das Gleiche.

Laut Wikipedia sind das verschiedene Dinge, daher ja meine Nachfrage.   
Ich hab das so verstanden:
Das Drallrad würde ich mal landläufig als Kreisel beschreiben.
Es dreht sich immer schnell und stabilisiert das Raumfahrzeug durch seine "Kreiselwirkung". Wenn der Käfig des Drallrades beweglich im
Raumfahrzeug gelagert ist, kann auch die Ausrichtung des Raumfahrzeugs verändert werden, indem es sich an der Drehachse des Drallrads
abstützt. (quer zur Drehrichtung)
Das Reaktionsrad wurde schon beschrieben. Es kann Drehimpuls aufnehmen und wieder abgeben. Es muss sich nicht immer drehen.

Drallrad oder Reaktionsrad sind nur verschiedene Worte. Das Bauteil ist das Gleiche. Leider gehen diese praktischen Dinger viel zu oft kaputt.

Ja, in letzter Zeit sind viele Missionen "nur" wegen (vorzeitig?) verschlissenen Drallrädern beendet worden, kommt mir jedenfalls so vor. Hayabusa war davon schon betroffen, und letztens erst Kepler, obwohl die Mission eigentlich noch verlängert werden sollte.

Drallräder zur Lageregelung haben ja eine relativ geringe (Schwung-)Masse, verglichen mit dem Gesamtsystem, und müssen also enorm schnell drehen, um die Sonde/den Satelliten nennenswert um sich selbst zu drehen.

Ich stelle mir das so vor: Die Räder sind permanent in Bewegung, mit immer weiter steigender Drehzahl, um Sonnenwind und sonstige permanente Einflüsse auszugleichen. Das macht sie auf die Dauer kaputt. Um sie zu entlasten, also die Drehzahl zu senken, könnte man sie natürlich öfter "entladen". Dazu braucht man aber die chemischen Manövriertriebwerke und somit Treibstoff. Dieser erhöht die zu startende Masse und das macht die Mission teurer, da die Startrakete u.U. eine Nummer größer gewählt werden muss.

Der Gedankengang bei der Bemessung der Räder wird wohl ungefähr so lauten: Welche Startrakete kann ich mir finanziell leisten? Wieviel Kilogramm Nutzlast kann ich mir somit leisten? Wie groß und robust (und damit schwer) sind die Drallräder, die ich über die veranschlagte Missionsdauer brauche? Wieviel werden die Drallräder über die Missionsdauer wohl drehen müssen, um die ständig an der Sonde "herumzupfenden" Kräfte, also Sonnenwind, Gravitation, Atmosphäre usw. auszugleichen? Wieviel Masse für chemische Triebwerke und vor allem Treibstoff muss ich dann noch vom Nutzlast-Massebudget zusätzlich abknappsen, um die Drallräder gelegentlich auch mal zu entladen??

Angesichts der teuren Raketen kann mir gut vorstellen, dass die Ingenieure immer in Versuchung sind, die kleinstmöglichen Drallräder und Manövriertriebwerke zu wählen und die kleinstmögliche Menge Treibstoff, sowie die Störeinflüsse zu unterschätzen, die diese Drallräder, über die Missionsdauer aufintegriert, auszugleichen haben werden...

Es ist ja auch sicher schwer einzuschätzen, wieviel die Räder nun wirklich zu tun kriegen werden. Oder gibt es da mittlerweile Erfahrungswerte?

Terminus

Hallo GerdW

Die beweglichen Kreisel kenne ich in keinem Satelliten.
Ist natürlich trotzdem spannend.

Gruß Matjes

Zitat

Drallrad oder Reaktionsrad sind nur verschiedene Worte.Das Bauteil ist das Gleiche.

Laut Wikipedia sind das verschiedene Dinge, daher ja meine Nachfrage.   

Kreisel:
Er wird so angetrieben, dass er sich immer gleichmäßig schnell  dreht und stabilisiert sich selbst und wenn er starr mit dem Raumfahrzeug verbunden ist, dieses natürlich auch!

Wenn der Käfig des Drallrades beweglich im
Raumfahrzeug gelagert ist, kann auch die Ausrichtung des Raumfahrzeugs

gemessen werden und daraus Steuerbefehle abgeleitet werden, die vom Antriebssystem des Raumfahrzeugs ausgeführt werden. Das Drallrad oder der Kreisel dreht sich weiter gleichmäßig!
Soll aber

die Ausrichtung des Raumfahrzeugs verändert werden, ...

wird das Drallrad oder der Kreisel aus  seiner gleichmäßigen Drehgeschwindigkeit heraus entweder etwas abgebremst oder etwas schneller drehen lassen.
Nach dem Drallsatz und Satz vom Drehimpuls der Physik entstehen jetzt Drehmomente, die, wenn das Drallrad starr mit dem Raumfahrzeug verbunden ist, dann auch auf das Raumfahrzeug wirken.

Es ist also keine Mystik, sondern die Wirkung eines Naturgesetzes - das im übrigen auch auf der ISS zur Realisierung von Drehbewegungen der Gesamten Station mit Hilfe von 3 recht schweren Kreiseln benutzt wird.
Man muss nur die "Rechte-Hand-Regel" beachten  (rechts ist da, wo der Daumen links ist)

Beste Grüße, HausD

@HausD: Vielen Dank für die Erläuterung.

Wieso Rechte-Hand-Regel, wenn man festmontierte Kreisel hat und diese nun abbremst oder beschleunigt? Da gibts erstmal nur einen Drehimpuls um die Rotationsachse des Kreisels. Interessant ist jetzt nur, wenn sich der Kreisel, wie es meist der Fall ist, nicht im Schwerpunkt befindet, weils jetzt ein Kippmoment gibt. Und das ist wohl rechtwinklig zu dem, was man sich gefühlsmäßig vorstellt, stimmts?

-ZiLi-

Auf der ISS sind doch Gyroskope im Einsatz ... also wuchtige Kreisel mit an sich konstanter Drehzahl um eine Achse. Die werden mittels eines Moments um eine andere Achse gekippt ... und die ISS präzessiert dann (nach der "Rechte-Hand-Regel") um die dritte Achse ... oder wird so stabil gehalten.

Bei den großen Massenträgheitsmomenten der ISS ist das wirkungsvollere Methode. Gleichzeitig ist die mechanische Belastung sehr hoch.

Laut dieser Seite des JPL

http://voyager.jpl.nasa.gov/where/

ist Voyager 1 ganze 23 AU weiter von der Erde entfernt als Voyager 2. Beide Sonden haben auch ganz unterschiedliche Flugbahnen waehrend ihrer Mission eingeschlagen. Waehrend Voyager 1 nach dem Saturn Fly-By den direkten Weg in den interstellaren Raum genommen hat ist Voyager 1 erst noch bei Uranus und Neptun vorbei geflogen:



Auch fliegt Voyager 1 mit einer hoeheren Geschwindigkeit als Voyager 2: 17 km/s im Gegensatz zu 15,4 km/s.

Wenn Voyager 1 schneller fliegt als Voyager 2 und auch weiter entfernt ist, dann müsste es doch genau anders herum sein, oder nicht?
Dann müsste sich die Signallaufzeit von Voyager 1 doch deutlich schneller erhöhen als die von Voyager 2. Aber im Gegenteil...
Erklärung?

Hallo Pat,

die Veränderung der Signallaufzeiten (=Entfernung) zur Erde hängt nicht nur von der Bewegung der Sonden relativ zur Sonne ab, sondern auch von der Bewegung der Erde relativ zur Sonne. Hier ändern sich fortlaufend Anfangs- und Endpunkte der Strecken. Und während die Sonden sich relativ geradlinig da draußen entfernen, folgt die Erde einer deutlichen Krümmung ihrer Kreisbahn. Da die Sonden in unterschiedliche Richtungen fliegen, ändern sich so, je nachdem wo die Erde gerade ist und wie sie sich selbst bewegt, die Wachstumsraten der Entfernungen. In ein paar Monaten werden die Zahlen ganz anders aussehen/sich verändern.

Hallo Schillrich,

danke für die Erklärung! Das hatte ich wohl verdrängt. Sollte ja eigtl. logisch sein 
Weiß jemand wann genau es wieder in die "andere Richtung" mit der Signallaufzeit geht?
Vermute dann wohl so gegen Frühjahr/Sommer, wenn wir entgegengesetzt zur jetzigen Position relativ zur Sonne stehen.

Hallo Zusammen,
Das Downlink-Signal von Voyager 1 hat die Stärke von hundred-thousandth of a billionth of a billionth (Milliardstel ?)  Watt zur Erde.



Quelle von Mike Seibert am 14.03.2014:

Voyager 1's downlink signal strength is about a hundred-thousandth of a billionth of a billionth of a watt at Earth.

http://twitter.com/mikeseibert/status/444524518497718273

Mit den besten Grüßen
Gertrud

Hallo,

und ganz aktuell :  In diesen Minuten empfängt die 70-Meter-Antenne des DSN-Komplexes in Goldstone/USA ( die Antenne "DSS 14" ) Daten von Voyager 1...

160 Bit pro Sekunde bei 8,42 GHz mit 8.54 x 10^-23 kW


Wer wissen will, welche DSN-Antenne der NASA in genau diesen Minuten aktuell mit welcher Raummission in Verbindung steht und dabei Daten sendet oder empfängt, dem sei dringendst diese Seite empfohlen, welche allerdings nur bei der Verwendung von aktuellen Browsern funktioniert : 
http://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html 

Für Amateurfunker :  In dem kleinen Kasten unten rechts ist auch die Ausrichtung der jeweiligen Antenne ( Azimuth / Elevation ) angegeben.

Mehr zu dem "Deep Space Network Now"-Projekt des JPL findet Ihr bei der Planetary Society : 
http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2014/03140901-look-whos-talking-dsn.html  ( engl. )

Schöne Grüße aus Hamburg - Mirko

Mahlzeit!

Hallo Zusammen,
Das Downlink-Signal von Voyager 1 hat die Stärke von hundred-thousandth of a billionth of a billionth (Milliardstel ?)  Watt zur Erde. ...

Anstatt
9,01 x 10^-23 kW
könnte man auch
9,01 x 10^-20 W schreiben. Oder
0,000.000.000.000.000.000.090.1 W bzw.
90,1 trilliardstel W. Oder extrem einfach
90,1 Zeptowatt
Zeptowatt kennt doch jeder.

Quelle meiner Zahlenspielerei
Und das nach einer Reise des Signals über 19 Milliarden km. Solche Zahlen kann man sich als Mensch nicht mehr bildlich vorstellen. Also ich ziehe meinen Hut vor dieser Ingenieursleistung (damals wie heute).
Danke Mirko für den Link. Sehr interessant.

Gruß
Peter, der sich bei den vielen nullen hoffentlich nicht verzählt hat

Eine Weile wird die Weiterentwicklung der Empfängerchips wohl noch "hinterher" kommen, aber irgendwann wird doch da auch eine Grenze sein, glaub ich...

Die Leistungsangabe ist ganz niedlich, nur leider ohne die Angabe, auf welche Fläche sie sich bezieht, wenig hilfreich.