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Mit "Erdsatellit" bezeichnet man allgemein die künstlichen, also von Menschenhand hergestellten, Körper (als Summe von Subsystemen), die ohne ständigen Antrieb über einen längeren Zeitraum um die Erde kreisen. Erdgebundene Subsysteme heißen in diesem Zusammenhang Bodenstation.
Die wesentlichen Probleme beim Einsatz von Erdsatelliten liegen
| Table of contents |
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2 Satellitenkommunikation und -steuerung 3 Energieversorgung 4 Aufgaben der Erdsatelliten 5 Geschichte 6 Literatur 7 Weblinks |
Transport und Bahnverlauf
Einem Erdsatelliten muss beim Start eine so hohe Bahngeschwindigkeit mitgegeben werden, dass seine Zentrifugalkraft mindestens gleich der Erdanziehungskraft ist.
Für die Zentrifugalkraft gilt
,
wobei R der Bahnradius und m die Masse des Erdsatelliten ist.
Die Erdanziehungskraft ist
.
Mit Fz = Fg ergibt sich
Mit dieser Geschwindigkeit erreicht der Satellit die Erdumlaufbahn (6.370 km), diese wird 1. kosmische Geschwindigkeit genannt.
Mit der 2. kosmischen Geschwindigkeit kann er das Schwerefeld der Erde verlassen. Sie liegt bei v2 = 11.200 m/s2.
Der Transport in die Umlaufbahn erfolgt mit Hilfe von Raketen,. Die Satelliten werden entweder direkt in die Bahn geschossen oder durch andere Raumfahrzeuge "ausgesetzt". Solange sich der Satellit an Bord befindet, läuft er auf der so genannten "aktiven Bahn". Nach Brennschluss der Raketenmotoren folgt die "Freiflugbahn" (oder passive Bahn). Die meiste Zeit gehorchen die Erdsatelliten dann den Gesetzen des Zweikörperproblems der Himmelsmechanik. Sie bewegen sich antriebslos auf einer mehr oder weniger exzentrischen Bahn um die Erde, für die die Keplerschen Gesetze gilt. Die Bahnebenen der Erdsatelliten gehen durch den Erdmittelpunkt und sind näherungsweise "raumfest", also gegenüber den Fixsternen unverändert.
Abhängig von ihrer Flughöhe lassen sich die Satelliten in verschiedene Typen aufteilen:
Satellitenkommunikation und -steuerung
Abhängig von der Flughöhe haben Signale für die Kommunikation zwischen Erdoberfläche und Satellit eine Laufzeit, die durch die Geschwindigkeit der elektromagnischen Wellen bestimmt wird. Wichtig ist eine niedrige Laufzeit insbesondere bei Echtzeitanwendungen, z.B. bei der Übertragung von Telefongesprächen
Bei Satelliten vom Typ GEO beträgt die Verzögerung mehr als 300 ms, beim Typ MEO 150 ms und beim Typ LEO weniger als 50 ms.
Raumsonden sind nicht immer von kommerziellen oder militärisch genutzten Erdsatelliten abzugrenzen.
Darüber hinaus kommen Spionagesatelliten zum Einsatz, die den Funk- und Telefonverkehr abhören können.
Energieversorgung
Aufgaben der Erdsatelliten
Wissenschaftliche Aufgaben
Erdsatelliten, die wissenschaftlichen Aufgaben dienen, bezeichnet man allgemein als Raumsonden. Sie tragen ein oder mehrere wissenschaftliche Geräte, die zur Beobachtung von Meßgrößen dienen. Diese Rohdaten werden in manchmal mühevoller Analyse zu Nutzdaten aufbereitet, die dann der Forschung oder Anwendung zur Verfügung stehen.Kommerzielle Aufgaben
Kommerziell genutzte Erdsatelliten werden hauptsächlich in den Bereichen
eingesetzt.Militärische Aufgaben
Militärische Nutzung von Erdsatelliten liegt insbesondere in der Positionsbestimmung eigener oder gegnerischer/fremder Kräfte und in der Sicherstellung der Kommunikation zwischen den eigenen Einheiten sowie der Störung der Kommunikation fremder Einheiten.