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Description
Flashcards by Florian Betz, updated more than 1 year ago
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Created by Florian Betz
over 7 years ago
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| Question | Answer |
| Nennen Sie die typischen Subsysteme eines Satelliten | Structure and Mechanisms (SMS) Attitude & Orbit Control (AOCS) Propulsion (PS) Communication (CS) Command and Data Handling (C&DH) Electrical Power (EPS) Thermal Control (TCS) Playload Environmental Control and Life Support Extra Vehicular Activity Systems |
| Welche Schlüsselelemente sind, neben dem Satelliten-Bus, für den Erfolg einer Raumfahrtmission von entscheidender Bedeutung? | Kommunikationsarchitektur Nutzlast (und Satellitenbus) Umlaufbahn und Ausrichtung Operationen und Bodenstationen Trägersystem und Orbit-Transfer Benutzerschnittstelle |
| Was sind typische übergeordnete Missionsziele in der Raumfahrt? (Hinweis: denke Sie dabei an die Anwendungen!) | Erdbeobachtung (Bsp. Entdeckung von Waldbränden) Wetterbeobachtung-prognose Kommunikation Navigation Astronomie/Forschung etc. (Bsp. Analyse kosmischer Strahlung) Materialforschung |
| Was sind typische Anforderungen, die sich aus übergeordneten Missionszielen ableiten? (Requirements) | Lebensdauer (Messdaten-)Auflösung Kosten Leistung Messdatenerfassung Reichweite/Abdeckung/Deckungsgrad Zuverlässigkeit |
| Welche treibenden Faktoren ergeben si sich für fast alle Raumfahrt- missionen? (System drivers) | Umlaufbahn, Höhe, Lage, Ausrichtung Masse und Volumen Datenrate Leistung/Stromversorgung Anzahl Raumfahrzeuge |
| Welche zwei grundsätzlichen Architektur-Konzepte werden für die Kommunikation mit Satelliten verwendet? | Store-and Forward communication → Downlink at high data rates during short contact-time Relay-Satellite communication via inter satellite link ("Real Time") |
| Warum wird eine Thermalkontrolle bei Satelliten benötigt? | Um Temperaturlimits von Nutzlast und Komponenten einzuhalten Um stabiles Temperaturniveau zu gewährleisten Extreme Hitzelasten und Kältephasen zu bewältigen |
| Welche typischen Komponenten gibt es? (Bezüglich Thermalkontrolle bei Satelliten) | Temperatursensoren und Kontrollelektronik Thermostats und Heizungen Oberflächenbeschichtungen Isolierungen Thermalradiatoren Wärmeleitpfade und Hitzerohre Flüssigkeitskreisläufe Mehrphasensysteme |
| Welche Konzepte eignen sich für die Energieversorgung unter Berücksichtigung der Missions- dauer? | Kurze Missionen: (Primär)Batterien, Treibstoffzellen Lange Missionen: Photovoltaik mit Akkus Zusatz: Standardmäßig werden Satelliten mit 28V Gleichstrom versorgt |
| Welche Aufgaben hat das Subsystem "Struktur und Mechanismen"? | Mechanische Stabilisierung des Satellitenbusses und der Nutzlast Kräfte und Vibrationen während Start Launch Adapter bereitstellen Mechanische Festigkeit und Steifigkeit bieten Ausklappmechanismen für Aufsätze bereitstellen Abschirmung des RFZ von Partikeln und Sonnenstrahlung |
| In welchem Frequenzbereich erfolgt typischerweise die Kommunikation mit Satelliten? | 1-15 GHz (Abhängig von internationalen Verträgen, Datenrate und Übertragungsstärke) |
| Was versteht man unter Modulation eines Signals? | Wandlung und Codierung eines digitalen Signals auf die Trägerfrequenz. Zur Verfügung stehen Amplituden-, Frequenz und Phasenmodulation. |
| Aus welchen Komponenten bestehen typischerweise Lagerregelungssysteme? | Sensorik zur Lagerbestimmung (sun senors, star trackers, horizon sensors) Aktuatoren zur Lageänderung (thrusters, magnetic torquers, reaction wheel) |
| In welche Phasen wird üblicherweise ein Raumfahrtprojekt unterteilt? | |
| Warum sind %)die Phasen 0-B für den weiteren Projektverlauf von herausragender Bedeutung? | Obwohl nur sehr wenig Projektkosten anfallen (ca. 2%), werden der Großteil der Projektkosten in den Phasen 0-B (ca. 80%) festgelegt. |
| Warum stellt der CRD einen besonderen Zeitpunkt eines Raum- fahrtprojekts dar? Wann erfolgt er nach dem Phasenmodell? | Design und Analyse sind zu diesem Zeitpunkt (zwischen C und D) fertiggestellt. Endgültige Besprechung und kritische Betrachtung des Designs & Vorbereitung der Produktion. |
| Was versteht man unter einem "Acceptance Review AR"? | Besprechung der durchgeführten Tests, abschließende Zulassung der Komponenten (und Auslieferung des fertiggestellten Raumfahrzeugs) |
| Welche besonderen Umweltfaktoren s sind für die Auslegung von Raumfahrzeugen zu berücksichtigen? | Vakuum Elektromagnetische- und Partikelstrahlung Mikrogravitation Gravitationsfelder Magnetfelder Ionosphäre (Rest-)Atmosphäre Festkörper/Weltraummüll |
| In welche Kategorien können Umweltfaktoren in der Raumfahrt grundsätzlich eingeteilt werden? | Natürliche Weltraumumgebung Induzierte Weltraumumgebung |
| Wie lauten die drei Newtonschen Gesetze? | |
| Wie lauten die drei Kepplergesetze? | Erstes: Planetenbahnen elliptisch mit der Sonne im Brennpunkt Zweites: Radiusvektor eines Planeten überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen Drittes: Die Quadrate der Umlaufzeiten U'1 und U2 zweier Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen ihrer mittleren Abstände a1 und a2 |
| Wie lautet Newtons universelles Gravitationsgesetz? | Jede Punktmasse übt eine Anziehungskraft auf jede Punktmasse aus, welche entlang einer geraden Verbindungslinie zwischen den beiden Massen wirkt. Diese Kraft ist proportional zu dem Produkt der Massen und umgekehrt proportional zu dem Quadrat des Abstandes: |
| Wie lautet die Vis-Viva-Gleichung? Welche Lösungen ergeben sich darausd für die möglichen Bahnen? | |
| Wo tritt bei einer elliptischen Bahn die maximale Geschwindigkeit auf, wo die minimale? | Maximal im Perigäum (Zentralgestirnnächster Punkt) Minimal im Apogäum (Zentralgestirnfernster Punkt) |
| Ist ein Astronaut "schwerelos"? | Nein, die Gravitation wirkt auf den Astronauten nur etwas schwächer als auf der Erdoberfläche. Durch die Tangentialgeschwindigkeit des Orbits "fällt" der Astronaut um die Erde |
| "Spüren" wir auf der Erde die Anziehungskraft der Sonne? | Nein, der Ortsfaktor der Sonne beträgt auf der Erde maximal 0,000 000 5 m/s2, das entspricht 15cm Höhenunterschied bei Betrachtung des Ortsfaktors der Erde. |
| was ist ein Gravitationsgradient? | Änderung der Gravitationskraft in alle Raumrichtungen. Der Gravitationsgradient ist prop zu 1/r² |
| Was versteht man im Zusammenhang mi mit einem Gravitationsgradienten unter dem Begriff "gebundene Rotation"? | Die sei beispielhaft am Mond erklärt. Man spricht von gebundener Rotation, da der Mond der Erde immer dieselbe Seite zuwendet. Seine Rotation um die eigene Achse ist damit genauso schnell wir die Rotation um die Erde. Die folgt aus dem ravitationsgradienten im Mond, der der einst schnelleren Rotation um die eigene Achse Energie entzieht und sie verlangsamt. |
| Wie lassen sich Gravitationspotentiale nicht kugelsymetrischer Körper darstellen? | |
| Wann hat ein Planet eine Atmosphäre? | Wenn die Fluggeschwindigkeit (aus Masse und Radius) und die Temperaturen (Abstand zur Sonne) auf dem Planet so kombiniert sind, dass die kinetische Energie der Atmosphärenpartikel niedriger bleibt als die potentielle Energie. |
| Warum verändert sich die Zusammensetzung der Erdatmosphäre mit der Höhe? | Gleichgewicht zwischen Druckkraft aufgrund des Konzentrationsausgleiches und Gewichtskraft der Teilchen. Bei schweren Stoffen stellt sich das GG bei geringeren Höhen ein, da höheres Molekulargewicht. |
| Welches Element stellt den Hauptbestandteil der Erdatmosphäre zwischen 150km und 1000km Höhe? | Atomarer Sauerstoff |
| Warum treten auf dem Mars wesentlich stärkere Stürme auf als auf der Erde? | Starker Druckgradient zwischen Äquator und Polen (Längengradabhängiger Druckgradient) |
| Was versteht man unter dem Begriff "Ionosphäre"? | Ein Teil der Atmosphäre der begrifflich abgetrennt wird, da er zum großen Teil aus ionisierten (geladenen) Teilchen besteht, welche durch die Solarstrahlung entstehen. (50km - 200km) |
| Welche Planeten haben ein relativ starkes Magnetfeld? | Gasplaneten (Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun) und die Erde |
| Was versteht man unter "Südatlantischer Anomalie" und wodurch wird sie verursacht? | Die südatlantische Anomalie ist ein Bereich erhöhter Strahlungsaktivität aufgrund des Abstandes des Erdmittelpunktes und des Erddipols. |
| Was sind Strahlungsgürtel? | Vom Erdmagnetfeld eingefangene elektrisch geladene Teilchen, welche sich torusförmig um die Erde ansammeln. (Van-Allen-Gürtel) |
| Welchen Wert hat die Strahlungskonstante auf Höhe der Erdbahn? | |
| Was sind Sonnenflecken? | Gebiete auf der Sonne, die etwa 2000K kälter sind als die umliegenden Gebiete und sich daher durch dunkle Flecken auf Aufnahmen darstellen. Sie entstehen durch lokale Störungen im Magnetfeld. |
| Welche übergeordnete Periode hat die solare Strahlungsintensität? | Ca. 11 Jahre (überlagert mit 66-jährigem Zyklus?) |
| Wie lange wäre die typische Vorwarnzeit bei Sonneneruption? Warum? | Ca. 4 Stunde. Das ist die Zeit zwischen dem Eintreffen des Lichtes und dem Eintreffen der Protonen. |
| Was versteht man unter Space-Debris? Welche Quellen gibt es? | Menschengemachter Weltraumschrott, entstanden durch alte, verlorene Nutzlast, Trümmer, alte und explodierte Oberstufen und Satelliten, Mikropartikel zBsp. von Feststoffraketen, Beschichtungen etc. |
| Welche typischen Bedingungen, denen ein Satellit vor seinem Start ausgesetzt ist müssen für seine Auslegung berücksichtigt werden? | Umweltbedingungen(Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Druck, Luftreinheit) Transport Lagerung |
| Welche Designanforderungen für Raumfahrzeuge resultieren aus den Bedingungen beim Start? | Masse und Volumen Schwerpunktslage Maximales statistisches und dynamisches Ungleichgewicht Eigenfrequenzen statistische und dynamische mechanische Lasten, akustische (Schock-)Lasten |
| Was versteht man unter einem "Launcher Authority Verification Plan"? | Definition der Designanforderungen und -Limits an die Nutzlast |
| Warum ist es sehr schwierig und anspruchsvoll (eigentlich unmöglich) eine komplette Weltraumqualifikation eines Satelliten auf der Erde durchzuführen? | In der Realität treffen alle Einflüsse im Weltraum gleichzeitig auf, während auf der Erde in Tests die Einflüsse getrennt voneinander getestet werden, da gleichzeitiges testen extrem aufwendig oder gar unmöglich ist. |
| Welche grundsätzlichen Auswirkungen haben die Gravitationskräfte des Zentralkörpers und weiterer Drittkörper auf die Raumfahrtmission? | Der Zentralkörper hat großen Einfluss auf Flugbahn, maximale Nutzlast, Kosten, den Betrieb/die Experimente und das Raumfahrzeugdesign. Drittkörper, wie zum Beispiel der Mond, haben sekundäre Auswirkungen. |
| Was versteht man unter einem sonnensynchronen Orbit? Wie wird er realisiert? | |
| Welche Designanforderungen für Satelliten resultieren aus der Mikrogravitationsumgebung? | Möglichst geringe vertikale Größe um Gravitationsgradienten zu minimieren. Instrumente, die auf Mikrogravitation angewiesen sind müssen sorgsam platziert werden. |
| Welche Konsequenzen hat der Umweltfaktor "Vakuum"? | - Entlüftung beim Start - Ausgasen der Materialien (ggf. Masänderung--> muss bei Materialauswahl beachtet werden) - Leckage bedruckter Module - Mikrolöten von mechanischen Kontaktflächen unter Druckbelastung -Molekuläre Kontamination z.B von optischen Oberflächen durch ausgegaste Teilchen - Hohe solare UV-Strahlung - Keine Wärmeübertragung durch Konduktion oder Konvektion |
| Welche Auswirkung hat der atomare Sauerstoff im niedrigen Erdorbit? | Atomarer Sauerstoff erodiert Oberflächen (unterschiedlich stark je nach Material) |
| Welche Bahnen sind dargestellt? | Geosynchrone Umlaufbahnen |
| Wie und warum lädt sich ein Raumfahrzeug im niedrigen Erdorbit auf? | Die UV-Strahlung ionisiert die Atmosphäre zum Teil. Die Geschwindigkeiten der Ionen ist geringer als die des Raumfahrzeugs. Die Geschwindigkeit der Elektronen hingegen sehr viel höher. Daher sammelt das Raumfahrzeug Elektronen an allen Oberflächen, Ionen nur in Flugrichtung. Dies führt zu negativer Aufladung des Raumfahrzeugs. |
| Welche Auswirkung hat allein die elektromagnetische Strahlung auf einen Satelliten? | dient als Energiequelle erhitzt und kühlt Oberflächen altert die Oberflächen Orbit wird durch Solardruck gestört |
| Welche Effekte werden durch Teilchenstrahlung induziert? | Aufladung externer Bauteile Zerstörung chemischer Bindungen und Gefügestrukturen Einlagern von geladenen Teilchen im Material Langzeiteffekte durch ständige Dosis |
| Was ist der Unterschied zwischen den physikalischen Einheiten Gray[Gy] und Sievert[Sv] | Gray: Energiedosis-Absolute Werte der radioaktiven Strahlung eines Körpers Sievert: Äquivalentdosis-Biologische Wirkung eines strahlenden Körpers (Neutronenstrahlung wirkt beispielsweise viel stärker auf Zellgewebe aus α-Strahlung. berücksichtigt durch Faktor "relative biologische Wirksamkeit") |
| Welche Schutzmaßnahmen sind gegenüber Teilchenstrahlung denkbar? | Dosimeter für jeden Astronauten Abschirmung des Raumfahrzeugs Schutzkleidung (Spacesuit) Aufsuchen eines Schutzraums bei besonders starkem Auftreten Vorhersagen |
| Hat der Umweltfaktor "Space Debris" auch einen Einfluss auf das Thermalkontrollsystem? | Partikel haben Einfluss auf die Außenhaut. Partikeleinschüsse können zu Leckage führen. |
| Welche typischen Anforderungen muss das Design eines Raumfahrzeugs für den Wiedereintritt genügen? | Toleranz gegen Wärmestrom /Hitzelasten (Schutzschild) Schwerpunktslage statische und dynamische Lasten und Ungleichgewicht Eigenfrequenzen Aerodynamik |
| Wie lautet die Bewegungsgleichung für ein 2-Körper-Problem, wie für ein 1-Körper-Problem? | |
| Wie lauten die 6 klassischen Bahnelemenente? | Große Halbachse a Exzentrizität e Wahre Anomalie θ Inklination i Länge des aufsteigenden Knotens Ω Argument des Periapsis ω |
| Wie ist das Bahnelemment "Aufsteigender Knoten" definiert? | Der aufsteigende Knoten ist der Punkt auf der Bahn, an der die Bahnebene die Referenzebene nach oben gerichtet schneidet. Die Länge des aufsteigenden Knotens ist der Winkel zwischen dem Ortsvektors des Frühlingspunktes und dem Ortsvektor des aufsteigenden Knotens. |
| Welche Störterme müssen in der Bewegungsgleichung bei einem 3-Körper-Problem berücksichtigt werden? | Störung des Zentralkörpers durch den Drittkörper Störung des Satelliten/Bahnkörpers durch den Drittkörper |
| Wie wird ganz allgemein das benötigte Δv für ein impulsives Bahnänderungsmanöver berechnet? | |
| Wie hoch ist das benötigte Δv für einen impulsiven Übergang von einer äquatorialen zu einer polaren Bahn im LEO? | |
| Warum ist das benötigte Δv für LEO-->GEO höher als LEO-->unendlich? | Von LEO auf GEO muss zweimal beschleunigt werden (um Transfer zu starten und zu beenden). Deshalb muss mehr Treibstoff mitgeführt werden. Dies erfordert wiederum auch einen höheren ersten Impuls. |
| Warum ist das Schubniveau bei der Betrachtung von Bahnänderungsmanövern von Bedeutung? | Das Schubniveau kann von Bedeutung sein, wenn verschiedene Bahnänderungsszenarios (Aufspiralen mit kontinuierlichem geringem Schub vs. Impulsive Manöver mit hohem Schubniveau) verglichen werden sollen. |
| Welchen qualitativen Einfluss hat die Notwendigkeit von Gravity-Assist-Manövern? | Definiert mögliche Startfenster Missionszeit ist sehr viel höher --> hohe Lebensdauer der Subsysteme und der Nutzlast gefordert Es wird weniger Treibstoff benötigt |
| Was versteht man unter einem Aerobrake-Manöver? | Nutzung der Atmosphäre eines Körpers um eine Bahnänderung durchzuführen |
| Wie hoch sind die typischen Missionsdauern von Mars-Rückkehrmissionen inklusive Landung auf dem Mars? Warum? | 942 Tage insgesamt. Es muss auf günstige planetare Konstellationen vor Hin- und Rückflug gewartet werden. |
| Für welche Einsätze werden Raumfahrtbetriebe benötigt? | Transport/Starten eines Trägers Platzieren von Satelliten im Orbit Lage und Bahnregelung Ausgleich von Störungen Manöver wie z.B. Orbittransfer Entsorgung (Schubimpuls um Orbit zu ändern benötigt) |
| Welche beiden grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es für die Bahnänderung von Raumflugkörpern? | Rückstoßprinzip Wechselwirkung mit Umgebung (Graviationsfelder, Strahlung, Atmosphäre etc.) |
| Wie hoch ist der Zugewinn an Δv bei einem Start am Äquator? | Δv >= vrot,equator=463m/s |
| Welche typischen Anforderungen werden im Allgemeinen an Raumfahrtantriebe gestellt? | Bereitstellung eines ausreichenden Δv Bereitstellung einer ausreichenden Beschleunigung (größer als 1g für Start) Schubniveau für gewünschten Bahntransfer (Aufspiralen vs. Hohmann) Kleinstimpulse für Lageregelung und Ausrichtung müssen möglich sein |
| Ein Trägersystem weist einen Nutzlastanteil von 1% und einen Strukturanteil von 7% auf. Wie hoch wäre der Nutzlastanteil, wenn der Strukturanteil um 1% reduziert werden könnte? | 2% |
| Wie hoch ist das typische Antriebsvermögen einstufiger Systeme? | Bis zu Δv=8-9,5km/s |
| Welche typischen Antriebskonzepte gibt es in der Raumfahrt? | -Chemische Antriebe: Flüssige Treibstoffe Feste Treibstoffe Hybrid -Elektrische Antriebe: Elektrothermal Elektrostatisch Magnetoplasmadynamisch -Alternative Antriebskonzepte: Orbitalmanöver Sonnensegel Magnetosphärische Plasmaantriebe |
| Welchen prinzipiellen Nachteil hat Wasserstoff für Trägersysteme, welchen für Orbitalsysteme? | Trägersystem; geringe Dichte, kryogen Orbitalsysteme: da kryogen -> kaum raumlagerfähig |
| Warum werden Raumfahrttriebwerke oftmals mit Brennstoffüberschuss betrieben? | Brennstoff ist meist wasserstoffreich und hat dadurch eine geringe molekulare Dichte. Obwohl die Abweichung von stöchiometrischen Verhältnis die Brennkammertemperatur herabsetzt, wirkt sich die dadurch erzielte Erniedrigung der mittleren Molmasse innerhalb gewisser Grenzen positiv aus. Somit können höhere Ausströmgeschwindigkeiten (und damit höhere spezifische Impulse) erreicht werden. Keine Oxidation des Materials im Triebwerk |
| Nennen sie typische Brennstoff-Oxidator-Kombinationen für Raumfahrtantriebe! | |
| Welche Subsysteme sind für die Betrachtung von Raumfahrtantrieben von Bedeutung? | Brennstoff und Oxidator Tanks und Förderung Einspritzung Zündung Brennkammer (Kühlung, engster Querschnitt, Expansionsdüse) Schubvektoranpassung Sensorik Thermodynamik und Strömungsmechanik |
| Welche Arten von elektrischen Antrieben gibt es? Worin unterscheiden sie sich? | |
| Welchen Treibstoff würden sie (idealerweise) für einen Resistojet wählen?Warum? | Wasserstoff, Helium, Ammoniak, Stickstoff, weil diese Stoffe leicht sind |
| Warum ist der Strukturmassenanteil von elektrischen Antriebssystemen oftmals wesentlich höher als der von chemischen Antrieben? | Weil ein electrical power system erforderlich ist (z.B. Generatoren, Solarpanels. etc) Wriebwerk deutlich schwerer |
| Welche Möglichkeiten gibt es zur Nutzung der Weltraumumgebung /Umweltfaktoren für Antriebszwecke? | |
| Welche nuklearbasierten Antriebsmöglichkeiten wären denkbar= |
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| Warum ist der "Bussard-Ramjet" ein kaum realisierbares Konzept? | Treibstoff (Wasserstoff) soll im All aufgesammelt werden. Da Wasserstoff alleine nicht als Antriebsmittel geeignet ist, ist ein zusätzlicher Fusionsreaktor nötig. Dieser ist mit dem heutigen Stand der Technik nicht realisierbar. Hinzu kommt dass die Wasserstoffdichte sehr gering ist, sodass das Einsammeln von genügend Teilchen ebenfalls Probleme bereitet. |
| Was versteht man unter einer elektromagnetischen Welle? |
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| Wie kann man eine elektromagnetische Welle charakterisieren? |
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| Was versteht man unter einem Fernfeld, was unter einem Nahfeld? | Die anfängliche Phasenverschiebung zwischen elektrischem und magnetischem Feld baut sich nach einigen Wellenlängen ab. Sobald sie die Phasenverschiebung Null ist, spricht man vom Fernfeld, zuvor vom Nahfeld einer Antenne. |
| Was ist ein Poynting-Vektor? | Der Poynting Vektor zeigt in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle. Er ist das Vektorprodukt vom elektrischen Feldstärke E und magnetischen Feldstärke H. S=E x H |
| In welchem Frequenzband findet typischerweise die Satellitenkommunikation statt? | Mikrowellenbereich 3-30 GHz |
| Was ist ein "Dezibel"? | Gibt das logarithmische Verhältnis zweier Größen an L= 10log(G2/G1). Bezieht man sich auf einen festen Wert wird dieses als Pegel bezeichnet. |
| Was ist das Ziel eines "Link-Budgets" und wie lautet die hierfür grundlegende Gleichung? |
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| Was bedeuten die einzelnen Terme in der Lonk-Budget-Gleichung? |
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| Welche Systemkomponenten sind bei einem Satellitenkommunikationssystem wichtig? | - Oszillatoren - Sender - Empfänger - Verstärker - Antenne |
| Was ist eine Wandfeldröhre? Was ist der Unterschied zu einem Halbleiterverstärker? |
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| Nennen Sie 5 typische Antennenformen! | - Dipol. Dipol mit Reaktorfläche, Yagu-Dipol mit Reflektor, Dipole über Reflektorfläche - Helix - Konische Log-Spirale - Horn - Geschlitzter Flächenwellenleiter - Parabolreflektor (direkt eingespeist, Cassegrain-gespeist) |
| Was ist der Gewinn einer Antenne? | - Wichtige Kenngröße als Maß für die Richtwirkung/ Bündelung einer Antenne - Verhältnis von der tatsächlichen Abstrahlcharakteristik bezogen auf eine ideale Bezugsantenne dB= 10*log(PAntenne/PBezugsantenne) - Richtungsabhängig, meist Bezug auf Hauptstrahlrichtung |
| Was ist die Polarisation einer Antenne? | Die Richtung des elektrischen Feldes entspricht der Polarisationsrichtung. Man unterscheidet zwischen vertikal, horizontal, rechts zirkular und links zirkular. Bei Nichtübereinstimmung der Polarisation kommt es zu Dämpfung des Signals. |
| Warum verwendet man die aus Frage xyz bekannten Frequenzen und Wellenlängen? | Die Atmosphärische Dämpfung ist für diese Frequenzen minimal (=vernachlässigbar) |
| Was besagt die Friis-Formel? | Berechnung des Raschfaktors F einer Kette von Verstärkern oder Dämpfungsgliedern mit dem jeweiligen Gewinn/Dämpfung G. Das erste Glied in der Kette beeinflusst maßgeblich das Rauschen, deshalb wird bei Empfängern auf den Einsatz eines rauscharmen Vorverstärkers geachtet. |
| Welche Modulationsverfahren gibt es? | Es gibt digitale und analoge Modulationsverfahren: - Pulsweitenmodulation - Frequenzmodulation - Amplitudenmodulation - Phasenmodulation |
| Welche Aufgaben müssen typischerweise Raumfahrtstrukturen erfüllen? | - Mechanische Stabilisierung von Nutzlast und Satellitenbus - Den Belastungen, Kräften und Vibrationen während Start und im Betrieb tragen - Startadapter bereitstellen - Mechanische Steifigkeit und Festigkeit bereitstellen - Schutz gegen elektromagnetische Störungen und Strahlung |
| In welche Kategorien kann man Raumfahrtstrukturen prinzipiell einteilen? | - Primäre Struktur (trägt Hauptlasten) - Sekundäre Struktur (hält leichtere Komponenten, wie z.B. Kabel, Rohre, Solarpanele) |
| Welche Belastungen erfahren Raumfahrtstrukturen während der Missionsphasen? | Fertigung und Zusammenbau Handling und Transport Pre-Launch Start Betrieb Reentry & Landing GENAUE INFO SIEHE TOP SECRET |
| Welche typischen Konstruktionselemente werden für Raumfahrtstrukturen verwendet? | - (Semi-) Monocoque - Integralbauweise - Sandwichstrukturen - Fachwerke |
| Was versteht man unter dem Begriff "ISS-Common Berthing Mechanism"? | Verriegelungsmechanismus der ISS, der Module über 16 Bolzen mit je 100000N Module luftdicht aneinander fixiert. |
| Was versteht man unter "fatigue failure"? | Risswachstum bei kontinuierlichen zyklischen Belastungen mit plötzlichem Bruch |
| Warum ist die Bestimmung von Eigenfrequenzen von Raumfahrtstrukturen von großer Bedeutung? | Die Anregung in Eigenfrequenz führt zu Resonanz und Aufschaukeln, welches die Struktur beschädigen oder zerstören kann. Daher müssen die Eigenfrequenzen der Strukturen bekannt sein um diese Bereiche meiden zu können. |
| Wie sieht der typische Designprozess für Raumfahrtstrukturen aus? | 1. Mussuonsziele festlegen 2. Zuweisung von Systemelementen 3. Designoptionen erkennen (preliminary design) 4. Designdetails entwickeln und Tests planen 5. Herstellung und Tests von Prototypteilen 6. Endabnahme/ Verifikation |
| Welche typischen Tests werden für die Verifikation von Strukturen durchgeführt? | - Zufällige Vibrationen in alle Raumrichtungen auf Schütteltisch - Akustische Vibrationen durch akustischen Druck aufbringen - Thermale Tests verifizieren heißen und kalten Zustand der Struktur |
| Benennen Sie typische Auswahlkriterien für Raumfahrtmaterialien! |
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| Welche Umweltfaktoren können im Weltraum zu einer erheblichen strukturellen Schädigung führen? | - Temperaturzyklen - Vakuum (Ausgasen) - Strahlung - Erosion durch atomaren Sauerstoff - Einschlag von Teilchen |
| Was versteht man unter einem "Lebenserhaltungssystem" in der Raumfahrt? | In der Raumfahrt versteht man unter einem "Lebenserhaltungssystem" eine Gruppe von Geräten, welche das menschliche Überleben im Weltraum ermöglichen. |
| Welche 5 Hauptaufgaben hat ein Lebenserhaltungssystem? | - künstliche Atmosphäre im Raumfahrzeug - Wasserversorgung/ Aufbereitung - Lebensmittelversorgung - Abfallmanagement - Sicherheit |
| Wie werden Komponenten eines Lebenserhaltungssystems klassifiziert/eingeordnet? | - Schließungsgrad offen, halb-geschlossen, geschlossen - Komponenten: physikochemische, hybride, biologische |
| Welche Vor- und Nachteile haben physikochemische und biologische Systeme? |
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| Welche Hauptschritte erfolgen für die Auslegung von Lebenserhaltungssystemen? |
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| Benennen sie qualitative und quantitative Auslegungskriterien für Lebenserhaltungssysteme! | - Quantitativ: Systemmasse, -volumen, Leistungs- und Kühlungsbedarf, Wartung (Zeit, Crew), Kosten, Nachschubmasse - Qualitativ: Technologiestand, Sicherheit und Zuverlässigkeit, Entwicklungspotential |
| Erklären sie den Begriff "Human Factors Engineering" im Kontext eines Raumfahrtsystems! | Untersucht das Verhalten, Fähigkeiten, Grenzen u.a. Charakteristiken von menschlichen Wesen und verwendet dieses Wissen für das Design von Werkzeug, Systemen, der Umgebung im RFZ. Arbeitsabläufen und Arbeitsaufgaben, um produktive, effektive und bequeme Nutzung durch den Menschen zu ermöglichen. (Ergonomie und Bewohnbarkeit) |
| Was sind Hauptziele des Human Factors Engineering? | Verbesserung der Lebensumstände und somit der Leistungsfähigkeit des Menschen Verbesserung der Zusammenarbeit und des Zusammenlebens der Crew |
| Nennen sie 5 Faktoren, die eine Auswirkung auf die "Habitability" (Bewohnbarkeit) eines Raumfahrzeugs haben! |
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| Wie ist die Methodologie im "Humman Factors Engineering"? | Drei-Stufen-Methodologie: - Wissenschaftliche Untersuchung - Anwenden/Integrieren - Testen und Optimieren |
| Welche Schnittstellen bzw. Verknüpfungen zwischen Lebenserhaltungssystemen und anderen Subsystemen eines RFZ sind denkbar?? | - ECLSS, EPS und AOCS haben eine vereinigte Schnittstelle für H2O, O2 und H2 - Wärme abführen bzw. zuführen durch das TCS - Elektrolyse und Brennstoffzelle = Regeneratives Brennstoffzellensystem |
| Welche Haupteffekte hat die menschliche Präsenz im Weltraum auf die Auslegung eines RFZ? |
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| Welche Aufgaben/Funktionen hat das Ennergieversorgungssystem? | - Kontinuierliche Energieversorgung bis zum MIssionnsende (EOL-"end of life") - Generierung, Wandlung und Speicherung elektrischer Leistung - Kontrolle und Verteilung des Stroms an die Komponenten - Konvertierung für regulierte Gleichspannungsbuchsen - Bereitstellen von benötigter Leistung für Durchschnitts- Peaklasten |
| Warum erfolgt die elektrische Energieversorgung in Raumfahrzeugen mit Gleichstrom? | Niedriger Leistungsbedarf, niedrigere zu überbrückende Distanzen. Hauptsächlich jedoch, da Batterien, Solarzellen, Brennstoffzellen etc. direkt Gleichstrom liefern. |
| Welche Energiequellen stehen für die elektrische Energieversorgung in Raumfahrzeugen prinzipiell zur Verfügung? Welche werden tatsächlich genutzt? |
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| Warum ist die flächenspezifische Leistung des Photovoltaiksystems der ISS "schlechte" im Vergleich zu Skylab, MIR etc.? | Höhere Verluste wegen den größeren Ausdehnungen |
| Welche Wirkungsgrade spielen bei der Betrachtung von Energiesystemen eine Rolle? | -Einzelne Zelle (bis zu 30%) -ganzes Gefüge(10-15%) -Umwandlung(85%)(aus Solarzelle) -Speicherung(80%) -erneute Umwandlung(85%)(aus Speichersystem) -Verteilung (90%) |
| Was versteht man unter "Multi-Junction"-Solarzellen? | Mehrlagige Zellen, die durch verschiedene Schichten mehrere Wellenlängen aufnehmen können. |
| Was ist ein "Radioisotopen-Generator"? | Hocheffektiver Stromgenerator, welcher den spontanen Zerfall eines radioaktiven Materials ausnützt, indem es die durch den Zerfall frei werdende thermische Energie in elektrische Energie umwandelt. |
| Welche Vorteile bietet ein RTG in der Missionsplanung, welche Nachteile besitzt er? | -Vorteil: Stromgeneration unabhängig von der Entfernung zur Sonne und von der Orientierung des RFZ, keine Speicherung für Schattenphasen nötig (gut für Missionen außerhalb des Sonnensystems und bei langen Schattenphasen) - Nachteil: Beeinflussung der Strahlungsumgebung des RFZ, schwieriges Handling am Boden, Sicherheitsrisiko beim Start |
| Was sind typische Speicherdichten von Primärbatterien? | -Silberzink 60-130 Wh/kg -Lithiumionchlorid 175-440 Wh/kg -Lithiumsulfurdioxid 130-350 Wh/kg -Lithiummonofluorid 130-350 Wh/kg |
| Welche Brennstoffzellenarten gibt es und welche werden in der Raumfahrt eingesetzt? | -Alkaline (bereits zugelassen) -PEM (proton exchange membrane) (Zulassungsverfahren im Gangen) |
| Welche Energiespeicherarten sind in der Raumfahrt gebräuchlich? | -Reversibel chemisch - Batterien -Kapazitiv - Kondensatoren Außerdem gibt es (nicht gebräuchlich) - Thermalkapazitiv - Kreisprozesse. Thermoelemente -Moment - Drallräder |
| Warum ist im LEO die während der Solareinstrahlung zu wandelnde Leistung mehr als doppelt so groß als die benötigte Leistung der Schattenphase (obwohl die Schattenphase <50% ist)? | Wegen Verlusten durch Speicherung und Umwandlung |
| Was ist eine sogenannte "regenerative Brennstoffzelle"? Welche Einsatzgebiete sind denkbar? | Wieder aufladbare Brennstoffzelle H2/O2 oder CO/O2-Elektrolyse zur Energiespeicherung; Rückreaktion zur Freisetzung/Nutzung der Energie. Bauweise in einer kombinierten Zelle oder Einsatzgebiete: als Akku zum Speichern von elektrischer Energie Zur O2-Produktion (Separation von CO2 und CO/O2) auf bemannten Missionen |
| Könnten "Flywheels" zur Energiespeicherung genutzt werden? | Ja, Schwungräder werden zur mechanischen Energiespeicherung genutzt. Die Energie wird in Form von Rotationsenergie gespeichert und kann bei Bedarf über elektromagnetische Maschinen in elektrische Energie umgewandelt werden. Gleichzeitig können Flywheels als Lagestabilisation verwendet werden(Synergie) |
| Ordnen sie typische Energieversorgungsmethoden nach wachsender Missionszeit und Leistungsbedarf (Diagramm)? |
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