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Heliostationärer Satellit

Frage: Heliostationärer Satellit
(15 Antworten)


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Hallo :)

Ich soll als Physikhausaufgabe die Frage beantworten, ob es einen heliostationären Satelliten geben könnte, also einen Satelliten, der die Sonne umkreist, wobei seine Umlaufgeschwindigkeit = der Rotationsdauer der Sonne wäre.
Er befände sich also immer über der "gleichen Stelle" der Sonnenoberfläche. Geht das? Ich habe überlegt ob der Satellit irgendwann verbrennen würde? Weil die Sonne so heiß ist und immer auf die selbe Stelle strahlt? Oder ist das Quatsch, weil der Satellit ja auch sehr weit weg sein kann?
Hilfe!
Frage von Alexandraaa (ehem. Mitglied) | am 15.10.2011 - 14:00


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Antwort von Tilman | 15.10.2011 - 14:05
Das mit dem Aufheizen dürfte kein Problem sein, denn der Satellit kann ja sich ja auch drehen (wie die Erde).
Man müßte aber wissen, wie schnell sih die one dreht und wie flott der Satellit in welcher Entfernung unterwegs sein müßte und ob das auch funktionieren würde.


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Antwort von v_love | 15.10.2011 - 14:07
kannst ja ausrechnen:

da der satellit sehr leicht ist (jedenfalls ein wenig leichter als die sonne), kannst du F(zentrifugal)=F(gravitation) benutzen mit F(zentrifugal)=m(satellit)*omega²*r, F(gravitation)=gamma*m(stellit)*M(sonne)/r².


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Antwort von Alexandraaa (ehem. Mitglied) | 15.10.2011 - 14:10
Genau, so eine Rechnung musste ich schon durchführen, als ich die Bahnhöhe vom geostationären Satelliten berechnet habe :P

Da hatte ich allerdings nicht die Formel mit Omega genommen, sondern die: Fz = m * (4*PI²*r)/T²
geht das auch? und muss ich überhaupt die Höhe rausbekommen?


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Antwort von v_love | 15.10.2011 - 14:14
wenn du omega durch 2pi/T ersetzt, siehst du, das die formeln gleichwertig sind.

"und muss ich überhaupt die Höhe rausbekommen?"

ich würde es machen. (ein anderer punkt wäre die geschwindigkeit des satelliten)


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Antwort von Alexandraaa (ehem. Mitglied) | 15.10.2011 - 14:21
Okay. Die Formel ist ja

h = r - 6,96 * 10^5 km (Radius der Sonne)

mit r = Dritte Wurzel aus (Gamma * m(Sonne) * T²/4*PI²)
und da kommt für h raus:

2,53 * 10^10 m - 6,96 * 10^5 km = 2,53* 10^7 km - 6,96 * 10^5 km = 2,46 * 10^7 km

Was hab ich jetzt davon? :)


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Antwort von Alexandraaa (ehem. Mitglied) | 15.10.2011 - 14:36
Ich habe mal im Tafelwerk nachgesehen und die Bahnhöhe mit den Entfernungen der Planeten von der Sonne verglichen. Also kollidieren würde der Satellit mit denen nicht. Heißt das, es kann ihn geben? Oder muss ich noch etwas anderes beachten?


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Antwort von v_love | 15.10.2011 - 14:51
"kollidieren" ist sowieso etwas schwierig, weil die körper sich nicht notwendig in einer ebene bewegen müssen. ein körper ohne antrieb würde sich auf lange sicht hin gesehen nicht heliostationär bewegen können, weil noch andere effekte eine rolle spielen, die du in deiner rechnung nicht berücksichtigt hast (und die hier größer sein dürften als bei unseren satelliten). wenn man das so sieht, wäre die frage entsprechend zu verneinen.


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Antwort von Alexandraaa (ehem. Mitglied) | 15.10.2011 - 14:54
Okay. Was für Effekte könnte ich da nennen?


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Antwort von v_love | 15.10.2011 - 15:01
du hast ja kein zwei-körper-problem, du hast noch andere planeten, wie etwa die erde, die nicht so weit weg (im vergleich zum abstand sonne-satellit) sich vom satelliten befinden.
da kannst du nicht erwarten, dass der abstand z.b. immer konstant bleibt.


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Antwort von Alexandraaa (ehem. Mitglied) | 15.10.2011 - 15:07
Hmm .. nee also der Satelliten-Sonnen-Abstand ist meiner Berechnung nach der geringste. Kein Planet ist näher dran..
und warum sollte der Abstand Sonne-Satellit nicht immer konstant bleiben können? Bei geostationären Satelliten scheint dies ja zu klappen .. :/
Ist der Grund vllt die Gravitationskraft zwischen Satellit und anderen Planeten?


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Antwort von v_love | 15.10.2011 - 15:19
"nee also der Satelliten-Sonnen-Abstand ist meiner Berechnung nach der geringste. Kein Planet ist näher dran.."

mit "nicht so weit weg" war gemeint, dass das verhältnis der abstände in der größerordnung 1 liegt, und nicht etwa, dass der abstand kleiner ist.
war schlecht ausgedrückt.

"und warum sollte der Abstand Sonne-Satellit nicht immer konstant bleiben können?"

wie gesagt sind die verhältnisse hier etwas komplizierter. da wäre die frage, wieso der abstand ungefähr gleich bleibt angebrachter.

"Bei geostationären Satelliten scheint dies ja zu klappen"

erstens hast du einen netten effekt: neben der umkreisung, hast du kleine oszillationen um die kreisbewegung, die lage ist also stabil (gilt für das 2 körper-problem bei vernachlässigbaren ausdehnungen der körper). zweitens werden korrekturen vorgenommen, um die satelliten auf kurs zu halten.

"Ist der Grund vllt die Gravitationskraft zwischen Satellit und anderen Planeten?"

klar, bei uns vor allem der mond (da am nächsten zur erde und F(g)~1/r²)


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Antwort von Alexandraaa (ehem. Mitglied) | 15.10.2011 - 15:28
Okay.
Das mit den Oszillationen verstehe ich nicht, sind damit Schwingungen gemeint? Was schwingt denn da?

Also beim heliozentrischen Satelliten die Sonne und der Merkur?

Also könnte ich als Antwort schreiben:
Es kann keinen heliozentrischen Satelliten geben, da zwischen dem Satelliten und den Planeten, die ebenfalls die Sonne umkreisen, Gravitationskräfte wirken, die den Satelliten aus der Bahn bringen würden. (z.B. zwischen Merkur und Satellit) Somit kann er nicht heliozentrisch die Sonne umkreisen.

Geht das ?


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Antwort von Alexandraaa (ehem. Mitglied) | 15.10.2011 - 15:33
Entschuldigung, ich meinte natürlich nicht heliozentrisch sondern heliostationär ;)


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Antwort von v_love | 15.10.2011 - 15:36
"Das mit den Oszillationen verstehe ich nicht, sind damit Schwingungen gemeint? Was schwingt denn da?"

vielleicht shon mal mit einem kinderkreisel gespielt.
neben der drehung des kreisels (präzession), torkelt der auch eventuell ein wenig (nennt man nutation beim kreisel).
so in etwa kann man sich das vielleicht vorstellen.
die amplitude ist dann natürlich im verhältnis zum abstand der körper sehr klein.

"Geht das ?"

ich würde es jedenfalls akzeptieren.

was ich noch sagen will (auch wenn es klar ist), dass die gravitationskärfte nicht immer gleich groß sind, weder vom betrag, noch von der richtung.
der grund, wieso die bewegung nicht chaotisch ist, ist vor allem, dass die sonne eine sehr große masse hat, der einfluss der anderen körper somit gering ist.


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Antwort von Alexandraaa (ehem. Mitglied) | 15.10.2011 - 16:03
Okay, doch, das hab ich schonmal gesehen.

Gut, jetzt verstehe ich es. Dankeschön :)

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