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 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 2 Unser Sonnensystem Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unseren Nachthimmel 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 3 Unser Sonnensystem 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 4 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. 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 5 Unser Sonnensystem Daten und Fakten • • • Nur noch 8 Planeten seit 2006 (Pluto ‐> Zwergplanet) Gehört zur Galaxie Milchstraße Besteht aus: − Planeten − Natürlichen Satelliten − Zwergplaneten − Kleinkörper Kometen (Schweifstern) Asteroiden (bewegen sich auf keplerschen Umlaufbahnen) Meteoriden (kreuzen die Umlaufbahn der Erde) 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 6 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 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 7 Unser Sonnensystem Daten und Fakten Asteroidengürtel •Masse ≈ 5% der Mondmasse •Mehr als 400.000 Objekte •1801 wurde Ceres (Zwergplanet) entdeckt Asteroiden 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 8 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 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 9 Der Satellit Allgemeines 28.01.2011 • 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 Max Felderhoff, Max Riebschläger 10 Der Satellit Umlaufbahnen • • • • • • • • • • 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 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 11 Der Satellit Umlaufbahnen • Parkbahn − 150 – 200 km − Zwischenbahn − Weiterflug zu höheren Umlaufbahnen • • • • Low Earth Orbit (LEO) Medium Earth Orbit (MEO) Geostationärer Orbit (GEO) Friedhofsorbit 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 12 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 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 13 Der Satellit Umlaufbahnen • • • Parkbahn Low Earth Orbit (LEO) Medium Earth Orbit (MEO) − Höhe: 1.000 bis unterhalb 36.000 km − Wird genutzt für: Globale Kommunikationssatellitensysteme wie Globalstar Navigationssatelliten wie GPS, Galileo oder GLONASS • • Geostationärer Orbit (GEO) Friedhofsorbit 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 14 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: Meteorologische Satelliten Kommunikationssatelliten Satelliten für TV‐Übertragung wie Astra oder Eutelsat • Friedhofsorbit 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 15 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 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 16 Aufgaben der Satelliten • • • • • • • • • Erdbeobachtungssatelliten Nachrichtensatelliten Fernsehsatelliten Astrometriesatelliten Killersatelliten Forschungssatelliten Spionagesatelliten Raumstationen Navigationssatelliten 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 17 Wo befindet sich der Müll? • Größte Trümmerteildichte auf niedrigen Umlaufbahnen (bis ca. 2.000 km Höhe) • Geostationäre Umlaufbahn 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 18 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 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 19 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 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 20 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) 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 21 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. 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 22 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. 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 23 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: 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 24 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) 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 25 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. 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 26 Quellen •http://img.vedamagazin.de/large/public%20domain%20%28NASA%29@na_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 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 28.01.2011 Max Felderhoff, Max Riebschläger 28
