Wie heisst der unserem Sonnensystem nächstgelegene Fixstern? Wie lange ist das Licht von diesem Stern bis zur Erde unterwegs?
Alpha Centauri, Entfernung: 4,3 Lichtjahre
(eigentlich ist dies nicht richtig, der nächste Stern ist Proxima Centauri mit 4.22 Lichtjahren Entfernung!)
Nennen Sie drei Raumstationen!
Mir, ISS, Skylab, Salyut, Almaz
Nennen Sie fünf Raumfahrtbehörden!
NASA, ESA, DLR, RSA(Rwanda), ISRO (Indian Space Research Org.) , Jaxa, ISA(Israel), CSA (Canada), CNES(frankreich), BNSC (Grossbritannien)
Welcher der genannten Planeten besitzt die wenigsten und welcher die meisten
Monde? Venus, Erde, Mars, Jupiter
Venus (und Merkur) besitzen kein Mond
Jupiter die meisten (schon deutlich über 60 Monde)
Mars: zwei (Deimos, Phobos)
Nennen sie Namen und Reihenfolge (ausgehend von der Sonne) der Planeten in
unserem Sonnensystem!
Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, (Pluto)
Nennen Sie 4 Länder, die sich am Aufbau der internationalen Raumstation beteiligen
USA, Japan, Kanada, Deutschland, Russland,....
Wie viele Monde besitzt unser Sonnensystem ?
Unbestimmt, es werden laufend neue Monde entdeckt. NASA 2023: 290
Wie viel Planeten findet man ausserhalb unseres Sonnensystems?
unendlich viele
Wie gross ist der Abstand
a.) Erde – Leo
b.) Erde – Geo
c.) Erde – Mond
a.) 350 – 1000 km
b.) 36.000 km
c.) 360.000-400.000 km
Was verstehen sie unter den folgenden Abkürzungen?
a.) GEO
b.) COF
c.) EVA
a.) Geostationärer Erdorbit
b.) Columbus Orbital Facility
c.) Energieversorungsanlage oder Extra vehicular activity
was bedeuten folgende Abkürzungen?
h.) Beim Space Shuttle: SSME; SRB, OMS, ET, RCS
h.) SSME: Space Shuttle Main Engine
SRB: Solid Rocket Booster
OMS: Orbital Manoevring System
ET: External Tank
RCS: Reaction Control System
Was bedeuten folgende Abkürzungen?
d.) BOL
e.) DoD
f.) DOD
g.) HEO
d.) Begin of life
e.) Department of Defence
f.) Depth of Discarge
g.) High elliptic orbit oder Heliocentric orbit
Was verstehen Sie unter den folgenden Abkürzungen?
a.) ISS
b.) LEO
c.) LOX/LH2
d.) ESA
e.) DLR
a.) Internationale Space Station
b.) Low Earth Orbit
c.) Liquid oxygen/liquid hydrogen – Brennstoffe für Raketenantriebe
d.) European Space Agency
f.) Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Aus welchem Grund wird in den Raumanzügen der Astronauten eine reine Sauerstoffatmosphäre verwendet, obwohl im Space Shuttle, bzw. auf der ISS selbst eine Stickstoff/Sauerstoffatmosphäre herrscht?
Der Mensch atmet Luft mit einem Sauerstoffanteil von 20%. Die übrigen Bestandteile der Luft braucht man nicht – sie sind also nur unnötiger Ballast. Würde ein Raumanzug bei 1 bar Pressluft (normale Luft) gehalten werden, so müsste der Anzug
sehr stabil gebaut werden (kompliziert, zusätzliches Gewicht) und der Astronaut könnte sich nicht sehr gut bewegen. Wird hingegen nur Sauerstoff im Anzug verwendet, so kann der Druck auf 0.2 bar gehalten werden.
In welchem Jahr und von welchem Land wurde der erste Satellit gestartet? Wann wurde die erste bemannte Raumflugmission durchgeführt? Von welchem Land?
4.10.1957 Start des Satelliten Sputnik auf der Rakete Semjorka von den Russen. Der erste Mensch im All war Juri Gagarin (Russland), 12.4.1961. Er umkreiste in Wostok 1 die Erde in 1h 48min einmal.
Welche Entwicklungen sind Spin-off Produkte der Raumfahrt, welche nicht?
a.) Teflon
b.) Akkubohrer
c.) Moon-Boots
d.) Gefriertrocknen
a.) nein
b.) ja
c.) nein
d.) ja (http://techtran.msfc.nasa.gov/classroom.html)
Nennen Sie vier Pioniere der Raumfahttechnologie!
Robert Goddard https://de.wikipedia.org/wiki/Robert_Goddard, Herrmann Oberth https://de.wikipedia.org/wiki/Hermann_Oberth, Wernher von Braunhttps://de.wikipedia.org/wiki/Wernher_von_Braun,
Sergeij Koroljow https://de.wikipedia.org/wiki/Sergei_Pawlowitsch_Koroljow,
Pedro Paulet https://www.thespacetechie.com/pedro-paulet-peruvian-space-age-pioneer/
Aus welchen Hauptkomponenten besteht das Space Shuttle-System?
Orbiter mit SSME, 2 Feststoffbooster (SRB), Externer Tank (ET), OMS (Orbital Maneuvring System), RCS (Reaction Control System)
Nennen Sie vier Gebiete der Raumfahrtnutzung!
Erderkundung, Kommunikation, Infrastruktur, Erkundung d. Weltalls, Nutzung d. Weltraumumgebung
Nennen Sie zwei wesentliche Vorteile der bemannten gegenüber der unbemannten Raumfahrt!
- Ein Roboter kann nur erfassen (messen), wofür seine Sensoren gebaut werden.
Menschen können auf unvorhergesehene Dinge reagieren.
- Inflight maintanance (Reparaturen können vorgenommen werden)
- Zusammenbau von grösseren „Fahrzeugen“ oder Raumstationen
- Echtzeit (Reagieren, Steuern, etc.), d.h. keine Zeitverzögerung wie bei remote control
Nachteile:
- Startsysteme müssen viel sicherer sein
- 1kg menschliche Nutzlast viel teurer
- Beschleunigung begrenzt (<3g)
Nennen Sie Startplätze für Raumfahrtmissionen!
Kourou (franz-Guyana), Cape Canaveral (USA), Sriharikota (Indien) , Xichang(China), Negev(Israel), Tanegashima(Japan), Baikonur (Kasachstan), Plessezk(Russland), Woomera(Australien)
Nennen Sie Fernerkundungsmissionen aus dem nationalen deutschen oder ESA Programm
Giotto, Ulysses, Soho, Cassini/Huygens, Mars Express, Rosetta, Cluster, Landsat, Envisat, ..
ECSS-M-30A
Phase 0 Missionsanalyse/Identifizierung der Erfordernisse
Phase A Durchführbarkeit
Phase B Vordefinition
Phase C Detaildefinition
Phase D Produktion/Bodenqualifikationstest
Phase E Betrieb
Phase F Entsorgungsphase
Nennen Sie drei Aufgaben des europäischen ATV (Automated Transfer Vehicle) und
einen Namen eines ATV
Name: Johannes Keppler
Aufgaben: Anhebung der ISS
Nutzlast-Transport
Müll-Entsorgung
Definitionsgleichungen für
a.) den massenspezifischen Impuls
b.) den gewichtsspezifischen Impuls
c.) den Gesamtimpuls einer Rakete
Ziolkowski-Gleichung (Formel)
Ziolkowsky- gleichung: Bedeutung der Größen
Welches sind die drei Voraussetzungen für die Herleitung der Ziolkowsky Gleichung?
Wie müsste die Ziokowskygleichung für eine zweistufige Rakete mit Tandemstufeung lauten?
Warum gilt folgende Gleichung nur für eine einstufige Rakete?
Weil jede Stufe mit einer Masse beginnt, die verschieden von der
Brennschlussmasse der vorhergehenden Stufe ist – die leere Stufe wird abgeworfen
Wie ist der gewichtsspezifische Impuls definiert und welche Dimensionen hat er?
Is = ce / g0 = Schubkraft durch Treibstoffgewichtsdurchsatz = F/(g0*dm/dt)
Einheit: Sekunden
Wie viel Prozent der Gesamtmasse der 1. Stufe einer Trägerrakete entfällt typischerweise auf die Struktur und die Motoren?
Das Strukturmassenverhältnis liegt zwischen 0.05 und 0.2.
(Nutzlast liegt ungefähr bei 1-2%)
Weshalb ist das Antriebsvermögen einer einstufigen Rakete begrenzt? Schätzen sie die praktische Grenze für dieses Antriebsvermögen zahlenmässig ab!
Bei chemischen Raketen ist das Antriebsvermögen durch den spezifischen Energieinhalt der chemischen Brennstoffe begrenzt.
ce <= 4500m/s und delta vch,max <= 3 * ce
Momentan delta vch,max = 9 km/s
Welches sind ihrem Prinzip nach die zwei wichtigsten Stufungsarten für Raketen?
Zwei Beispiele!
Tandemstufung: Saturn V, Ariane I
- Parallelstufung: Space Shuttle, Ariane IV, Vostok
Nennen Sie jeweils Vor- und Nachteile der Parallelstufung gegenüber der Tandemstufung
Vorteile:
- Gesamtes installiertes Triebwerkgewicht wird während der gesamten
Antriebsphase genutzt
- höhere Startbeschleunigung
- kleinere Biegemomente
- geringere Gravitationsverluste
- erhöhte aerodynamische Verluste
- höhere Strukturbelastung
- Verlust an spez. Impuls bzw. effektiver Austrittsgeschwindigkeit, weil die
Düsenendquerschnitte schlechter an den breiten Einsatzbereich angepasst
sind.
Beschreiben sie die Stufungen des Space-Shuttles (gesamte Aufstiegsphase)! Wodurch unterscheidet dich dieses System in dieser Hinsicht von anderen Trägerraketensystemen?
Die Stufung ist eine Parallelstufung. Das Space Shuttle System besteht aus einem
Haupttriebwerk (SSME), zwei Feststoffbooster und einer externen Tankeinheit.
1. Phase: SSME (nutzt ET) und 2 SRB
2. Phase: SSME alleine bis ET leer (zuvor Abwurf der SRB)
3. Phase: SSME nutzt eigenen Tank (ET wird zuvor abgeworfen)
Unterschiede:
- Nahezu reine Parallelstufe (1 ½-Stufer)
- Teilweise wiederverwendbar
- Landung der Crew erfolgt horizontal
- Muss bemannt sein, um sinnvoll zu fliegen und zu funktionieren
- Extremes Ladevolumen und sehr Nutzlastkapazität
(Besonderheiten:
- Externer Tank
- Wiedereintrittsfahrzeug)
Beschreiben sie die Stufungen der Ariane V und ihre Besonderheit.
Die Ariane V besitzt eine Unterstufe mit 2 parallel geschalteten Boostern und eine Oberstufe.
Besonderheiten:
- Hybridstufung, da sowohl Parallelstufung als auch Tandemstufung vorliegt
Wie lauten die drei Keplergesetze?
1. Gesetz: Die Planten bewegen sich auf Ellipsenbahnen, in deren einen Brennpunkt
die Sonne steht.
2. Gesetz: Der von der Sonne zum Planeten gerichtete Strahl überstreicht in gleichen
Zeiten gleiche Flächen (Flächensatz)
3. Gesetz: Die Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich wie die
dritten Potenzen der grossen Halbachse ihrer Umlaufbahnen.
Wie gross ist die spezifische potentielle Energie U eines Satelliten im Abstand r vom
Zentralkörper der Masse M?
Was bedeutet sonnensynchroner Orbit und welcher Bahnparameter ist davon betroffen?
Der sonnensynchrone Orbit (SSO) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Normalen und der Verbindung Erde-Sonne immer konstant bleibt.
Der aufsteigende Knoten benötigt eine Präzessionsrate von 0.9856°/Tag.
Dieser Orbit wird häufig von Erdbeobachtungssatelliten genutzt. Diese befinden sich in einem Höhenbereich von 800-1000km und einer Inklination von 98°. Die Höhe wird so angepasst, dass nach einer ganzen Anzahl Tagen der Satellit immer zur selben
Tageszeit über denselben Punkt der Erdoberfläche fliegt.
Das Erdgravitationsfeld ist ein konservatives zentrales Kraftfeld! Welche Eigenschaften besitzt ein solches zentrales Kraftfeld?
- das Arbeitsintegral ist wegunabhängig
- das Vektorfeld ist wirbelfrei
- Vektorfeld kann durch skalare Potentialfunkt. beschrieben werden
Die Flugbahnen eines Massenpunktes in einem konservativen Zentralfeld sind Kegelschnitte. Geben Sie die Vorzeichen der spezifischen Flugkörperenergie in Abhängigkeit der Bahnform an!
Skizzieren Sie in der Weltkarte die Bodenspuren folgernder Kreisbahnen:
a. LEO, i=60°
b. GEO, 90° West
noch auschecken
Welche Bahnkurven kann ein frei fliegender Körper in einem zentralen Schwerefeld beschreiben? Wie unterscheiden sich die spezifischen Bahnenergien?
Wie sind die 1. und 2. kosmische Geschwindigkeit definiert und was sind ihre Zahlenwerte?
Wie gross ist der Antriebsbedarf für den Transport eines Satelliten in den erdnahen Orbit? Wie gross ist der delta v-Bedarf für den weiteren Transport zum GEO?
Geben Sie die Schubgleichung eines nicht angepassten Raketentriebwerkes an! Wie ist die effektive Ausströmgeschwindigkeit definiert?
Es soll ein Satellit von einer erdnahen Umlaufbahn in die geostationäre Kreisbahn
überführt werden. Welches der beiden möglichen Übergangsmanöver Hohmann und
Aufspiralen hat
a.) den kleineren Antriebsbedarf?
Für welches Manöver haben die normalerweise dafür verwendeten Triebwerke
b.) die grössere Austrittsgeschwindigkeit?
c.) Den kleineren Schub?
a.) Hohmann-Transfer hat den geringeren Antriebsbedarf
b.) Aufspiralen
c.) Aufspiralen
Was ist eine Hohmann-Bahn und wodurch zeichnet sie sich aus?
Hohmann-Bahn ist eine Ellipse für den Transfer von einer Kreisbahn in eine andere (in der gleichen Ebene). Ein Hohmann-Transfer ist verbrauchsoptimal für r2/r1 <=11,94.
Für einen Hohmanntransfer werden zwei Antriebsmanöver benötigt, einmal in der Periapsis und einmal in der Apoapsis.
Warum müssen geostationäre Satelliten bei Missionsende in einen sogenannten Friedhofsorbit überführt werden? Wie unterscheidet er sich vom GEO?
Der GEO ist ein wichtiger Orbit für zum Beispiel Telekommunikation. Ein nicht mehr benötigter Satellit muss somit Platz für neue Satelliten machen. Der Friedhoforbit ist höher als der GEO, um die „Sicht“ (Funksignale) auf die Erde nicht zu versperren
Was verstehen Sie unter einem Lichtjahr?
Ein Lichtjahr ist eine Distanzangabe. Es beschreibt die Distanz (in Meter oder Kilometer), die das Licht in einem Jahr zurücklegt. 1Lj = 9.46*1012 km oder ungefähr 10 Billionen km
Wie ist der spezifische Drehimpuls eines Himmelskörpers um einen Zentralkörper definiert und wie ist er gerichtet?
h = r x v , Betrag von h = r*v*sin (phi)
Der Drehimpulsvektor steht senkrecht auf der von r und v aufgespannten Ebene
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