Der Satellit

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Müllhalde Weltraum
Umweltringvorlesung 2010/2011
Ausgearbeitet von:
Max Felderhoff
Max Riebschläger
Inhalt
• Unser Sonnensystem
• Der Satellit
• Aufgaben der Satelliten
• Wo befindet sich der Müll?
• Woraus besteht der Müll?
• Gefahren im All und auf der Erde
• JSpOC – Joint Space Operation Center
• Müllvermeidung und –reduzierung
• Ausblick in die Zukunft
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Max Felderhoff, Max Riebschläger
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Unser Sonnensystem
Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unseren Nachthimmel
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Unser Sonnensystem
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Unser Sonnensystem
Die Sonne
•
Zentrum des Sonnensystems
•
99,86% der Gesamtmasse des Sonnensystems
•
Oberflächentemperatur: 5778 K
•
Gehört zu den „Gelben Zwergen“ in der Milchstraße
•
Einer von 100 Milliarden Sternen des Milchstraßensystems
•
73,5% Wasserstoff und 25% Helium
Im Kern der Sonne werden pro Sekunde 564 Millionen Tonnen Wasserstoff zu 560 Millionen Tonnen Helium fusioniert.
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Unser Sonnensystem
Daten und Fakten
•
•
•
Nur noch 8 Planeten seit 2006 (Pluto ‐> Zwergplanet)
Gehört zur Galaxie Milchstraße
Besteht aus:
− Planeten − Natürlichen Satelliten
− Zwergplaneten
− Kleinkörper ƒ Kometen (Schweifstern)
ƒ Asteroiden (bewegen sich auf ƒ
keplerschen Umlaufbahnen)
Meteoriden (kreuzen die Umlaufbahn der Erde)
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Unser Sonnensystem
Daten und Fakten
Erdähnliche (terrestrische) Planeten
Planet:
Ø [km]
Radius [1000 km]
Umlauf
zeit [Tage]
Masse [kg]
Grav.
Merkur
4.879
57.910
87,97
3.3e+23
0,376
Venus
12.104
108.210
224,70 4.87e+24
0,903
Erde
12.756
149.598
365,26 5.9736e+24
1,000
Mars
6.794
227.940
686,98 6.42e+23
0,380
Innere Planeten
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Unser Sonnensystem
Daten und Fakten
Asteroidengürtel
•Masse ≈ 5% der Mondmasse
•Mehr als 400.000 Objekte
•1801 wurde Ceres (Zwergplanet) entdeckt
Asteroiden
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Unser Sonnensystem
Daten und Fakten
Äußere Planeten (Gasriesen)
Planet:
Ø [km]
Radius [1000 km]
Umlauf
zeit [Jahre]
Masse [kg]
Grav.
Jupiter
142.800
778.330
11,86
1.9e+27
2,340
Saturn
120.536
1.429.390
29,45
5.69e+26
1,160
Uranus
51.118
2.870.990
84,02 8.68e+25
1,150
Neptun
49.528
4.504.000
164,79
1.02e+26
1,190
Äußere Planeten
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Der Satellit
Allgemeines
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•
Künstlicher Raumflugkörper, der einen Himmelskörper umrundet
•
Auf elliptischen oder kreisförmigen Umlaufbahn
•
Zur Erfüllung wissenschaftlicher, kommerzieller oder militärischer Zwecke
•
2006: ca. 800 aktive Satelliten
•
Bis 2009 wurden 18.500 Himmelskörper hergestellt
•
04.10.1957: Erster Satellit der Sputnik 1
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Der Satellit
Umlaufbahnen
•
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•
•
•
•
•
•
•
•
Parkbahn Low Earth Orbit (LEO)
Sonnensynchroner Orbit (SSO)
Medium Earth Orbit (MEO)
Geotransferorbit (GTO)
Geosynchroner Orbit (GSO, IGSO)
Geostationärer Orbit (GEO)
Supersynchroner Orbit
Highly Elliptical Orbit (HEO)
Friedhofsorbit
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Der Satellit
Umlaufbahnen
•
Parkbahn − 150 – 200 km
− Zwischenbahn
− Weiterflug zu höheren Umlaufbahnen
•
•
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•
Low Earth Orbit (LEO)
Medium Earth Orbit (MEO)
Geostationärer Orbit (GEO)
Friedhofsorbit
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Der Satellit
Umlaufbahnen
•
•
Parkbahn Low Earth Orbit (LEO)
− Höhe: 200 bis 1200 km − LEO‐Bahnen sind die energieärmsten Bahnen
− Geschw. der Raumfahrzeuge: 7 km/s
− Umlaufdauer: 100 min.
− Z.B.: ISS
•
•
•
Medium Earth Orbit (MEO)
Geostationärer Orbit (GEO)
Friedhofsorbit
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Der Satellit
Umlaufbahnen
•
•
•
Parkbahn Low Earth Orbit (LEO)
Medium Earth Orbit (MEO)
− Höhe: 1.000 bis unterhalb 36.000 km
− Wird genutzt für: ƒ Globale Kommunikationssatellitensysteme wie Globalstar
ƒ Navigationssatelliten wie GPS, Galileo oder GLONASS
•
•
Geostationärer Orbit (GEO)
Friedhofsorbit
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Der Satellit
Umlaufbahnen
•
•
•
•
Parkbahn Low Earth Orbit (LEO)
Medium Earth Orbit (MEO)
Geostationärer Orbit (GEO)
− Höhe: 35.786 km
− Die Kreisbahn eines geostationären Satelliten liegt immer über dem Erdäquator
− Wird genutzt für: ƒ Meteorologische Satelliten
ƒ Kommunikationssatelliten
ƒ Satelliten für TV‐Übertragung wie Astra oder Eutelsat
•
Friedhofsorbit
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Der Satellit
Umlaufbahnen
•
•
•
•
•
Parkbahn Low Earth Orbit (LEO)
Medium Earth Orbit (MEO)
Geostationärer Orbit (GEO)
Friedhofsorbit
− Ziel von Satelliten nach dem Ende ihrer Lebensdauer − z. B. der Orbit ca. 300 km oberhalb der GEO‐Orbits
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Aufgaben der Satelliten
•
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•
•
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•
Erdbeobachtungssatelliten
Nachrichtensatelliten
Fernsehsatelliten
Astrometriesatelliten
Killersatelliten
Forschungssatelliten
Spionagesatelliten
Raumstationen
Navigationssatelliten
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Wo befindet sich der Müll?
• Größte Trümmerteildichte auf niedrigen Umlaufbahnen (bis ca. 2.000 km Höhe)
• Geostationäre Umlaufbahn
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Woraus besteht der Müll?
• Stand 2007: ca. 20.000 Teile >5cm
• Zahl der kleinere Objekte ist unbekannt, wird aber sehr hoch geschätzt (ca. 600.000).
• Anzahl steigt rapide
• Raketentrümmer, stillgelegte Satelliten, Explosionsfragmente, Schlacke aus
Feststoffraketenmotoren (bis zu 3cm)
• häufige Ursachen: unbeabsichtigte Zündung von Resttreibstoffe und alten Batterien
• Fluggeschwindigkeit: ca. 7‐10 km/s oder ca. 35.000 km/h
− 10‐mal schneller als eine Gewehrkugel
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Gefahren im All und auf der Erde
Kollision im Weltall: • 12‐fache Energie von Dynamit
• 1 cm großes Objekt setzt die Energie einer Handgranate frei
Einschlag eines Farbpartikels in Frontschreibe eines Space‐Shuttles:
Einschläge in Solarzellenflächen:
1mm
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Gefahren im All und auf der Erde
Aufschlag auf der Erde:
• In den letzten 40 Jahren haben über 17.000 Teile der Wiedereintritt überstanden.
• Fluggeschwindigkeit innerhalb der Erdatmosphäre ca. 200km/h
• 1997: 260 kg schwerer Stahltank schlägt 45m neben einem Farmhaus in Texas ein. (linkes Bild)
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Gefahren im All und auf der Erde
• Jedes Jahr fallen 400 Tonnen Müll auf die Erde.
− Der Großteil verglüht in der Atmosphäre oder fällt ins Wasser (¾ der Erde mit Wasser bedeckt).
• 19. Feb. 2010: Beim bislang größter Einschlag, schlägt ein Tank einer Delta‐Rakete bei Burensoum in der Mongolei auf.
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Gefahren im All und auf der Erde
Abschüsse und beabsichtigte Zusammenstöße:
• 11. Jan. 2007:
− China schießt mit einer Anti‐Satelliten‐Rakete einen ausgedienten chinesischer Wettersatellit in einer Höhe von 850km ab.
− Int. Raumfahrtbehörde war empört
− Trümmerdichte in dieser Höhe erhöhte sich um 28%
Bild: Ein ausgedienter Ammoniaktank der von der Besatzung der ISS über Bord geworfen wurde. Der Tank ist etwa so groß wie ein Kühlschrank.
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JSpOC – Joint Space Operation Center
• Geheime Überwachungseinheit der Airforce
• Aufgabe:
− Überwachung aller Teile im All, sowohl aktive als auch den Weltraummüll
− Warnung vor möglichen Gefährdungen und Kollisionen
• Teile müssen min. 5 cm groß sein
• Netzwerke aus 29 Stationen mit Radaranlagen und optischen Teleskopen auf der ganzen Welt
Werkzeugtasche im All:
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Müllvermeidung und ‐reduzierung
• Vermeidung von nicht erforderlichen Objekten:
− Reduzierung von missionsbedingten Objekten (Abschirmungen, Halterungen, u.ä.)
− Vermeidung von Explosionen durch Resttreibstoffe
• Vermeidung von Kollisionen mit größeren Objekten:
− Entfernung von nicht mehr benötigten Oberstufen
− Entfernung von nicht mehr benötigten Satelliten nach Missionsende
− Bessere Planungen für die Zeit nach dem Einsatz eines Satelliten
• Vermeidung von industriellem Müll im All:
− Regulierung & Überwachung der Industrie im All (z.B.: Asche von Verstorbenen ins All schießen)
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Ausblick in die Zukunft
• Bisher noch keine dramatische Kollisionsgefahr für einzelne Missionen.
• Vermeidung und Reduzierung von Müll im All wird immer wichtiger.
• Abschirmungen, Reparaturen und Ausweichmanöver werden erforderlich.
• Mehr und bessere Überwachungstechnik muss entwickelt werden.
• Kosten steigen durch die Weltraummüllproblematik.
• Bis 2050 wird sich der Weltraummüll verdoppeln.
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Max Felderhoff, Max Riebschläger
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Quellen
•http://img.vedamagazin.de/large/public%20domain%20%28NASA%[email protected]_0_Sonnensystem_Planeten_Umla
ufbahnen_Sonne_Merkur_Venus_Erde_Mars_Jupiter_Saturn_Uranus_Neptun.jpg
•http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/portal_news/newsarchiv2006/sonnensystem_neu1.jpg
•http://schulefeld.ch/MeineSeite/2009_10/Lorena/html/Astronomie/bilder/sonne1.jpg
• http://www.tu‐braunschweig.de/ilr/forschung/raumfahrttechnik/spacedebris
• http://www.welt.de/wissenschaft/weltraum/article2285681/Strategie‐fuer‐Muellentsorgung‐im‐Weltall‐
gesucht.html
• http://www.bild.de/BILD/news/2009/02/10/muell‐im‐all/esa‐hat‐karten.html
• http://www.bild.de/BILD/news/2010/05/28/weltraum‐schrott‐kann‐satelliten‐zerstoeren/droht‐uns‐bald‐der‐
kommunikations‐kollaps.html
• http://www.irs.uni‐stuttgart.de/skript/RaL/051220_Wiedemann_Weltraummuell_www.pdf
• http://www.youtube.com/watch?v=u0km7SKqJYE
• http://www.astronomie‐heute.de/artikel/864096&_z=798887
• http://www.welt.de/wissenschaft/weltraum/article8040187/Satellit‐stuerzt‐bald‐unkontrolliert‐auf‐Erde.html
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