Erdrotation

Hallo,
mal ne Frage, fliegen die Space Shuttle's mit der Erdrotation oder gegen die Erdrotation?
Und die ISS und die anderen Satelliten?
Danke.

Das Shuttle fliegt gegen die Erdrotation, fliegt also nach dem Start in Richtung Westen.
Die ISS fliegt mit der Erdrotation relativ zu uns in Richtung Osten. Fuer mehr Informationen schau unter
http://www.heavens-above.com/

Das Shuttle fliegt gegen die Erdrotation, fliegt also nach dem Start in Richtung Westen.

No. Das Shuttle startet Richtung Osten, es überfliegt beim Aufstieg in den Orbit den Atlantik. Alle Raketen starten in Richtung der Erdrotation, also Richtung Osten (oder zumindest nicht in Gegenrichtung), da man somit einen Teil der benötigten orbitalen Geschwindigkeit 'gratis' mitbekommt. Daher brauchen Starts in eine polare Umlaufbahn auch mehr Energie.

Danke für die beiden Antworten. Also Start mit der Erdrotation und anschliessend fliegt das Space Shuttle gg. die Erdrotation?

Wie ist das mit der ISS?
Und wie ist das mit den Satelliten, die bewegen sich ja quasi "mit" uns oder?

PS: Auch danke für die Beantwortung mit dem Zeitfenster.

Also Start mit der Erdrotation und anschliessend fliegt das Space Shuttle gg. die Erdrotation?

Nein, es bewegt sich auch weiterhin mit der Erdrotation, d.h. mehr oder weniger (je nach Inklination des angestrebten Orbits) in Richtung Osten. Beim Start und Aufstieg in den Orbit wird das Shuttle in etwa acht Minuten auf orbitale Geschwindigkeit gebracht (etwa 8 km/s); logischerweise kann man dann nicht plötzlich auf die Bremse treten und in Gegenrichtung weiterfliegen.

Wie ist das mit der ISS?

Wie beim Shuttle.

Und wie ist das mit den Satelliten

Unterschiedlich. Manche bewegen sich auch auf polaren Umlaufbahnen, also in Nord-Süd-Richtung, andere wie Shuttle und ISS von Westen nach Osten. Ich bin mir nicht sicher, ob es auch Satelliten gibt, die in Richtung Westen fliegen. Macht wie bereits angesprochen wenig Sinn, da man die Gratis-Bewegungsenergie der Erdrotation verschenken würde, aber theoretisch möglich ist es schon.

Moin Gero,
hatte ich das richtig verstanden: die Satelliten werden nach dem Aussetzen nicht in eine Richtung *geschubst*, sondern es kommt auf die Höhe an, wo sie ausgesetzt werden. Je höher, desto gegenläufiger werden sie, in der mittleren Höhe bleiben sie *geostationär* und tiefer unter sind sie schneller als die Erdrotation.

Die orbitale Geschwindigkeit ist umso größer je niedriger der betreffende Orbit ist. Im niedrigen Erdorbit (LEO) ist sie somit am höchsten. In mittleren Höhen (MEO) langsamer, aber immer noch schneller als die Erdrotation und im geostationären Orbit (GEO) schließlich ist die Winkelgeschwindigkeit von Satellit und Erde gleich groß: Der Satellit läuft genau so schnell um wie die Erde sich um ihre Achse dreht, d.h. der Satellit scheint immer über ein und demselben Punkt auf der Erdoberfläche zu stehen.

Ist es eigentlich möglich, Satelliten geostationär über dem Nord- und Südpol zu platzieren? Oder überhaupt weit im Norden/Süden?
Ich kann es mir nicht vorstellen, weil dann ja keine zentrifugalkräfte zwischen Erde und Satellit wirken könnten. Mich würde dann interessieren bis zu welchem Längengrad Satelliten gestationär stationiert werden können,
oder falls ich falsch mit meiner Vermutung liege, wie die Satelliten sich geostationär über Nord- oder Südpol halten können.

Moin Tobias,
will die Frage noch erweitern. Wie mindest hoch bzw. wie mindest tief ist die Bahn (Fläche/Raum?) wo die Satelliten geostätionär bleiben, also ausgesetzt werden und dann ohne Korrektur auch bleiben.

Geostationäre Satelliten kreisen ausschließlich über dem Äquator, in einer Höhe von knapp 36.000 Kilometern, die genaue Zahl habe ich nicht im Kopf.

Folgt aus Keplers drittem Gesetz. P^2 = a^3 4 pi^2/(G(m1+m2)) . Hier ist P die siderische Rotation der Erde (86140sec), (a) ist die Grosse Halbachse (= Radius) der Satellitenbahn, (m1+m2) = Masse der Erde. Und die Hoehe h ueber dem Aequator ist dann  h = a - Erdradius, also befinden sich geostationaere Satelliten in 35800 Kilometern Hoehe ueber dem Erdboden.

Erdsatelliten bewegen sich auf kreisähnlichen Bahnen um die Erde. Die Erde steht im Mittelpunkt dieser Bahn. Die Schwerkraft (Gravitation) wirkt in Richtung des Erdmittelpunktes, die Zentrifugalkraft genau entgegengesetzt. Die Bahn geht immer um die gesamte Erde. Man kann nicht über einem bestimmten Gebiet kreisen. Dann würde die Zentrifugalkraft ja nicht mehr der Schwerkraft entgegenwirken, der Satellit würde auf die Erde stürzen. Damit man überhaupt in eine Umlaufbahn kommt, ist eine Mindestgeschwindigkeit von etwa 7,9 km/s = 28400 km/h erforderlich. Sonst fällt der Körper wieder auf die Erde zurück (ballistische Bahn). Deshalb kann das Spaceship One nicht auf eine Erdumlaufbahn gelangen.

Ein Punkt am Äquator bewegt sich an einem Tag 40074 km weit. Wenn man auf dem Äquator steht (zum Beispiel in Kampala/Uganda), hat man also schon eine Geschwindigkeit von 1670 km/h. Deshalb ist ein Raketenstart vom Äquator aus günstiger. Je nach der Bahnneigung kann man einen Teil dieser Geschwindigkeit nutzen. Die ISS, die eine Bahnneigung von 51,6° hat, pendelt ständig zwischen 51,6° nördlicher Breite und 51,6° südlicher Breite hin und her, während sich die Erde unter ihr weiterdreht. 51,6° Nord entspricht etwa Dortmund oder Leipzig, man kann aus der Umlaufbahn in 350 km Höhe aber noch ein ganzes Stück weiter nach Norden schauen. 51,6° Süd ist südlicher als ganz Afrika, südlicher als ganz Australien und entspricht etwa der Position der Falkland-Inseln an der Südspitze Südamerikas.

Und nun zur geostationären Bahn. Die Höhe entspricht knapp 36000 km (siehe Volker). Würde ein Satellit in einer Höhe von 36000 Kilometern bei einer Bahnneigung von 51,6° um die Erde kreisen, so würde er für einen auf der Erde stehenden Beobachter ständig auf der Nord-Süd-Linie auf und ab wandern. Eine Satellitenantenne müsste dann immer wieder neu ausgerichtet werden. Wirklich stationär ist sie nur, wenn der Satellit über dem Äquator kreist, also zwischen 0° Nord und 0° Süd. Er steht scheinbar fest über der Erde. Natürlich bewegt er sich im Weltraum mit knapp 11000 km/h. Aber die Erde unter ihm dreht sich praktisch genau so schnell (Winkelgeschwindigkeit). Es ist so, als würdest Du mit 10 Stundenkilometern im Kreis fahren. Der Radfahrer neben Dir müsste etwas schneller sein, wenn er weiter außen fährt, aber Ihr könntet Euch unterwegs die Hände geben.

Würden dagegen beide Radfahrer in entgegengesetzter Richtung fahren, wäre eine Kopplung ziemlich schmerzhaft, oder? Also starten alle Raumschiffe mit der Erdrotation. Sind sie auf einer tieferen Bahn, holen sie etwas auf, auf einer höheren Bahn fallen sie dagegen zurück.

GG

Natürlich bewegt er sich im Weltraum mit 1760 km/h.

Kleine Korrektur: Er bewegt sich mit etwa 11.000 km/h (Bahngeschwindigkeit), die Winkelgeschwindigkeit ist gleich der Erdrotation.

Also starten alle Raumschiffe mit der Erdrotation. Sind sie auf einer tieferen Bahn, holen sie etwas auf, auf einer höheren Bahn fallen sie dagegen zurück.

Alle Satelliten unterhalb eines geostationären Orbits bewegen sich schneller als ein Punkt an der Erdoberfläche (Bahn- und Winkelgeschwindigkeit), jenseits des geostationären Orbits ist die Winkelgeschwindigkeit geringer, die Bahngeschwindigkeit immer noch höher. In einer Höhe von etwa 1.843.000 km (weit jenseits der Mondbahn) ist schließlich die Bahngeschwindigkeit des zugehörigen Orbits gleich der an der Erdoberfläche....Hoffe, die Berechnung hat hingehauen, bin völlig eingerostet;)

Hallo Gero, kleine Korrektur ist gut ;-). Ich habe 2*Pi vergessen. Ich bin auch etwas stutzig geworden bei dem falschen Ergebnis, aber eben nur etwas.

Besten Dank.

GG

Übrigens das mit dem Aufholen war nicht gegenüber der Erdoberfläche sondern gegenüber einer Station in einer stabilen Bahn gemeint. Fliegt ein Raumschiff in einer niedrigeren Bahn als die Station, dann holt es auf, bei einer höheren Bahn fällt es zurück. Ich muss mich halt genauer ausdrücken, dann klappts auch.

Gero, das mit den 1.8 Millionen Kilometern und der gleichen Geschwindigkeit wie auf der Erdoberflaeche - da hast Du aber den Mond ausser acht gelassen. Im Mond-Erde System gibt es noch ein paar sehr interessante Orte, zum Beispiel den Lagrange Punkt zwischen Erde und Mond (L1), an dem sich die Gravitation beider Koerper aufhebt. Da kann man also ohne Antrieb 'parken'. Dann gibt es auch  Lagrangepunkte im Erde-Sonne System. Im  (L2) in diesem System soll  das NGST (Next Generation Space Telescope, oder James Webb ST) 'geparkt' werden. L2 ist zwar nur semistabil, aber man benoetigt nur wenig Korrektur, um einen Satelliten dort zu halten. Ausserdem ist der L2 auf der sonnenabgewandten Seite der Erde, da ist die Strahlung der Sonne geringer, was natuerlich von Vorteil fuer ein Infrarot Teleskop ist, dass man kuehl halten muss. Siehe http://www.jwst.nasa.gov/orbit/index.html

Gero, das mit den 1.8 Millionen Kilometern und der gleichen Geschwindigkeit wie auf der Erdoberflaeche - da hast Du aber den Mond ausser acht gelassen.

Stimmt.