Raumfahrt II

Wie verhält sich die Dichte, die Temperatur und die
mittlere Geschwindigkeit in einer Konvergierenden
Überschallströmung?

Geben Sie die Defintionsgleichungen für 4 vom Schub
abgeleitete Leistungskenngrößen thermischer
Raketen an.

Durch welche 4 Grundgleichungen wird die idealisiert
Rakete mit idealem Gas als Treibstoff beschrieben?

Triebwerksteile, die heißen Feuergasen ausgesetzt
sind, müssen gekühlt werden. Nennen Sie 4
Kühlverfahren.

Nennen Sie 5 verschiedene Verlustmechanismen, die
in einer Düse auftreten können.

Was versteht man unter „energiebegrenzten“ und
unter „leistungsbegrenzten“ Antriebssystemen?

Wie ist das stöchiometrische Mischungsverhältnis in
LOX/LH2-Raketen? Warum werden diese statt
stöchiometrisch mit Brennstoffüberschuss betrieben?

Was versteht man unter Divergenzverlust und
Profilverlust einer Raketendüse?

Was ist der Schubbereich der folgenden TW?
a) Chemisches Trägerraketen TW
b) MPD-TW
c) Hallbeschleuniger
d) Lagekorrektur/Einstoffsystem

Ein Raketen-TW ist mit einer für eine Höhe von 10 km
angepassten Düse ausgestattet. Ist der bei einem
Bodentest (H = 0 km)gemessene Schub größer oder
kleiner als der Nominalschub in 10 km Höhe? Auf
welche Größe wirkt sich der Außendruck aus?

Für eine Trägerrakete sind folgende Werte gegeben:
Schub F = 1 MN
Austrittsgeschwindigkeit ce = 3.000 m/s
Berechnen Sie die Strahlleistung.

Wie hängt die maximale
Düsenaustrittgeschwindigkeit we von der
Brennkammertemperatur T0 und dem
Molekulargewicht M ab?

Wie hängen für eine ideale thermische Rakete mit
einer auf Vakuum angepassten Düse
a) Der Schub F
b) Die Austrittsgeschwindigkeit we
Von der Brennkammertemperatur T0 ab?

Wie ändern sich Schub und Austrittgeschwindigkeit
einer ideal thermischen Rakete mit einer auf Vakuum
angepassten Düse, wenn bei konstantem
Brennkammerdruck die Brennkammertemperatur
durch Einspritzen von neutralem Treibstoff verringert
wird? (Annahme k = const.)

Geben Sie eine mittel- & eine hochenergetische
Treibstoffpaarung an. Welche spezifischen Impulse
sind damit im Vakuum ungefähr erreichbar?

Welche Eigenschaften haben hypergole
Treibstoffkombinationen? Was versteht man unter
Monergolen?

Vergleichen Sie chemische und elektrische Antriebe
in den folgenden charakteristischen Größen
miteinander:
a) Effektive Austrittsgeschwindigkeit ce
b) Massendurchsatz m(punkt)
c) Spezifischer Schub F/m0

Welche prinzipiellen Treibstoff-Fördermethoden
(neben Kapillar- und Gravitationsförderung)
unterscheidet man? Nennen Sie jeweils einen Vor- &
Nachteil der beiden Methoden.

Für welche Missionen sind elektrische Antriebe
Vorteilhafter als chemische Antriebe?

Mit welchem Treibstoff werden bei Hallionen-TW die
höchsten effektiven Austrittsgeschwindigkeiten
erzielt?

Teilen Sie die elektrischen TW nach der
Treibstoffbeschleunigungsart ein. Ordnen Sie das dt.
RIT dieser Einteilung zu.

Wodurch wird die effektive Austrittgeschwindigkeit in
einem Resistorjet begrenzt?

Warum benötigen einige elektrische TW einen
Neutralisator?

Welche der folgenden Antriebe benötigen einen
Neutralisator?
- Widerstandsbeheizte TW
- Kaufmann TW
- Parallelschienenbeschleuniger
- Hallionen-TW
- Feldemissionsantrieb
- Thermische Lichtbogen-TW

Nennen Sie verschiedene thermische Raketen, die
a) Eine direkte
b) Eine indirekte
Energiekopplung besitzen.

Ordnen Sie die folgenden Antriebssysteme nach
steigendem spezifischen Impuls:
- Nuklear-thermische Rakete
- Kaltgas-Systeme
- Ionenantriebe
- Chemische Antriebe

Was begrenzt die Lebensdauer von Satelliten?

Welche Einsatzgebiete finden sekundäre
Antriebssysteme in der Raumfahrt?

Was versteht man unter Nutations-
/Präzessionsbewegung rotierender Körper?

Was verstehen sie unter der Inklinationskorrektur
geostationärer Stelliten? Welche Störung macht sie
notwendig?

Welche Störung geostationärer Satelliten wird durch
die sog. Translationskorrektur kompensiert? Wodurch
wird sie verursacht?

Geben sie Vor- & Nachteile von Drallstabilisierung
gegenüber Dreiachsenstabilisierung an.

Welche Störung geostationärer Satelliten wird durch
die sog. Exzentrizitätskorrektur kompensiert?

Nennen Sie die drei Regelphasen der
Drallstabilisierung bzw. Dreiachsenstabilisierung.

Aus einer seitlich angeordneten Steuerdüse einer
Rakete strömen Treibstoffgase mit der
Geschwindigkeit ce aus. In welcher Richtung weicht
die Spitze der drallstabilisierten Rakete aus?

Welche Teilaufgaben beinhaltet die Lageregelung,
welche die Bahnregelung?

Begründen Sie die unterschiedlichen Anforderungen
an das TW-Schubniveau bei den Regelphasen 2 & 3
einer Drallstabilisierung.

Nennen Sie vier Stellglieder für die aktive Satelliten-
Lageregelung RSDS.

Nennen Sie vier Störeinflüsse, die die Umlaufbahnen
von Erdsatelliten beeinflussen.

Bennen Sie die fünf Flugbereiche einer RVD-Mission
in ihrer zeitlichen Reihenfolge.

Worin besteht der wesentliche Unterschied zwischen
einer aktiven und einer passiven Stabilisierung?

Nennen Sie vier typische Missionen, die Rendezvous
und Docking-Manöver erforderlich machen.

Welche Arten von Energiequellen oder
Energiespeichern und Wandlern kommen heute am
ehesten für die elektrische Energieversorgung von
Raumflugkörpern in Frage, wenn
a) Relativ hohe Leistungen für kurze Zeit benötigt
werden (wenige Stunden)?
b) Für lange Zeit (Monate/Jahre) Leistungen bis ~ 10
kW in einem Erdorbit benötigt werden?
c) Ebenfalls für lange Zeiten Leistungen bis ~10 kW,
aber für eine Flugbahn zu den äußeren Planeten
benötigt werden?

Bei der Jupitersonde GALILEO wurden zur
Energieversorgung Radioisotopenbatterien
verwendet. Was versteht man darunter? Welche
Energiewandlerart wird angewandt?

Erklären Sie anhand einer Skizze die Wirkungsweise
einer Solarzelle. Welche Materialen werden in der
Raumfahrt verwendet?

Wie ist die Solarkonstante definiert undwelchen
Zahlenwert hat sie in Erdnähe? Wie viel Prozent
können davon typischerweise Photovoltaisch in
Erdnähe genutzt werden?

Wie groß ist die Solarkonstante auf Merkur (2/5 AE) &
Saturn (10 AE)?

In welcher Form ist die Energie eines Kaltgas-TW
gespeichert?

Nennen Sie mindestens zwei Vor-& Nachteile von
Kleinsatelliten-Missionen.

Was ist ein schwarzes Loch?

Was ist die Hauptaufgabe des Kleinsatelliten BIRD?

Welcher Breitengrad wäre für den Start einer Rakete
in eine geostationäre Umlaufbahn optimal?

Nennen Sie drei Aufgaben des europäischen ATV.

Geben Sie den physikalischen Zusammenhang
zwischen den Plank’schen Strahlungsgesetz und dem
Stefan-Boltzmann-Gesetz an.

Nennen Sie vier Aufgaben einer Bodenstation.

Nennen Sie vier Größen/Parameter, die man mittels
satellitengestützter Fernerkundung in der
Atmosphäre misst.

Wird bei der Berechnung der kosmischen
Geschwindigkeit die Atmosphäre berücksichtigt?

Ein Raketentriebwerk ist mit einer für eine Höhe von
50 km angepassten Düse ausgestattet. Wie ändern
sich folgende Parameter, wenn das TW am Boden (H
= 0 km) bzw. im Vakuum (H = 1000 km) betrieben
wird?
Brennkammerdruck p0, Schub F, Massenstrom m(punkt),
effektive Ausströmgeschwindigkeit ce, mittlere
Ausströmgeschwindigkeit we

Nennen Sie drei typische Anwendungsmöglichkeiten
von Tethers im Erdorbit.

Satelliten müssen vor dem Start auf ihre
Weltraumtauglichkeit geprüft werden. Nennen Sie 6
notwenige Nachweise.

Geben Sie drei verschiedene optische
Spektrometertypen an und sortieren Sie diese nach
ihrem Auflösungsvermögen.

Wie hängt die beugungsbegrenzte optische Auflösung
von der Wellenlänge und dem Objektivdurchmesser
ab?

Nennen Sie zwei Vor- & Nachteile von
Feststoffraketen gegenüber flüssigen Treibstoffen.

Was ist der Unterschied zwischen Hauptstrom-
/Nebenstromtriebwerken?

Nennen Sie zwei Wärmeschutzkonzepte für
Widereintrittskörper.

Welchen Einfluss hat der ballistische Faktor auf die
Verzögerungslasten eines ballistischen
Wiedereintrittskörpers?

Nennen Sie die 3 Haupteinflussgrößen auf die
Flauglasten bei der Widereintritts- bzw.
Rückkehrmission. Treten die maximalen thermischen
und mechanischen Belastungsspitzen gleichzeitig auf?

Wie verhält sich der Wärmestrom, der bei einem
Wiedereintritt eines Raumfahrzeuges im Staupunkt
auf das Fahrzeug übergeht in Bezug auf den
Nasenradius?

Wie lange dauert ein typisches
Wiedereintrittsmanöver eines Space Shuttle von der
Zündung der Bremsraketen bis zur Landung?

Nennen Sie zwei Vorteile von Rückkehrkörpern mit
Auftriebseigenschaften gegenüber ballistischen
Rückkehrkörpern.

Warum werden für Rückkehrkapseln typischerweise
stumpfe Körperformen bzw. für Raumgleiter hohe
Anstellwinkel beim Eintritt in die Erdatmosphäre
gewählt?