Was passiert, wenn ein bei einer EVA ein Teil verloren geht? Was passiert mit einem Raumfahrer, der die Verbindung zum Raumschiff verliert?
Zu dieser Frage hatte ich schon mal im STS-117 Thread etwas geschrieben:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3632.msg37768#msg37768Damals waren meine Erläuterungen der sog. Hillschen Gleichungen aber sehr abstrakt. Deshalb habe ich heute ein kleines Programm geschrieben und das Ganze mal visualisiert. (Dabei habe ich auch gleich einen Vorzeichenfehler im Skript meines damaligen Professors gefunden
).
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Annahmen[/size]
Ich habe als Beispiel den ISS-Orbit mit ca. 90 Minuten Umlaufdauer angenommen und 3 Umläufe simuliert. In der ISS ist folgendes Koordinatensystem definiert [size=10](Dieses KOS unterscheidet sich von dem von mir in obigem Link definierten.)[/size]:
- x-Achse: weist radial nach außen, also praktisch nach 'oben' von der Erde weg,
- y-Achse: weist in Flugrichtung, also nach 'vorne',
- z-Achse: vervollständigt das rechtshändige System und weist 'senkrecht' zur Orbitebene, also nach 'links'.
[size=14]Ergebnisse[/size]Auf den Bildern ist die ISS immer auf der Null-Linie. Die Graphen geben die Relativbewegung in x,y,z des verlorenen Teils/Astronauten von der ISS aus gesehen an.
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Fall 1: Stoß mit 0,1m/s in x-Richtung nach 'oben'[/size]
- x-Richtung
Es findet eine konstante harmonische Schwingung nach oben und unten statt, die immer wieder am ISS-Orbit vorbei kommt.
- y-Richtung
Es findet eine Schwingung hinter der ISS statt. Am Umkehrpunkt erreicht das Teil gerade die ISS wieder.
- z-Richtung
Nach links und rechts passiert nichts.
An den Stellen, wo sich alle 3 Linien wieder auf der Null-Linie treffen, wird die ISS vom treibenden Teil wieder besucht, also nach allen 90 Minuten.
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Fall 2: Stoß mit 0,1m/s in y-Richtung nach 'vorne'[/size]
- x-Richtung
Über der ISS findet eine konstante harmonische Schwingung statt. Deren unterer Umkehrpunkt liegt wieder auf der Höhe des ISS-Orbits.
- y-Richtung
Das driftende Teil entfernt sich schwingend nach hinten, fällt also hinter der ISS immer weiter zurück.
- z-Richtung
Nach links und rechts passiert nichts.
Da sich nie alle 3 Graphen gleichzeitig auf der Null-Linie treffen, kommt ein Teil auf diesem Pfad auch nicht mehr an der ISS vorbei, sonder entfernt sich praktisch dauerhaft ... naja, irgendwann wird es von der ISS wieder überholt und kann sie dann wieder treffen.
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Fall 3: Stoß mit 0,1m/s in z-Richtung nach 'links'[/size]
- x-Richtung
In der Richtung passiert nichts.
- y-Richtung
In der Richtung passiert nichts.
- z-Richtung
In dieser Richtung baut sich eine links-rechts-Schwingung auf. Während eines Orbits kommt das driftende Teil also ein mal von links und ein mal von rechts wieder an der ISS vorbei.
Die Bewegung entlang der z-Achse ist also von den beiden anderen entkoppelt. Wenn man etwas verliert, sollte man es tunlichst nach vorne oder hinten stoßen, damit es sich von der ISS entfernt. Dabei sind die dargestellten Fälle aber idealisiert, da sie von exakten Stößen in die angegebenen Richtungen ausgehen.
