Als Umlaufbahn oder Orbit (vu lat. orbis fer Erdchrais ) wird d'Bahnkurve bezaichnet, wo sich a Objekt periodisch um a anders (masseriichers, zentral) Objekt druf beweggt. Die Bahn, wo a chunstliche Satellit oder a naturliche Himmelskorper bi de Umrundig vume andere Himmelskorper beschribt, het gnacheret d'Form vu ere Ellipse . Paare vu sonige Korper sin vor allem:

• Satellit, Raumtransporter oder Mond um d' Erde
• Mond um a andere Planet
• Planete, Komete oder Asteroide (Planetoide) um d' Sunne
• Doppelsterne umanander.
• Aber es sin nit alli Bahne gschlosse oder zittlich stabil. Kometebahne channe langgstreckt wie Hyperble si, Mehrfachstern oder Asteroide uf instabili Bahne glange. De Umlauf vu allene Sterne um s' galaktisch Zentrum gliicht ere spiralige Rotation mit 100 bis 300 Millione Johr (im Zentrum dutlixh waniger).

Jedi Bahnellipse het a charakteristischi Umlaufzitt , wo sich us de Masse vu de Objekte (vor allem vum Zentralkorper) un em middlere Bahnradius ergit. De Umlauf erfolgt gnacheret in ere " Bahnebeni ", wo de Schwerpunkt vu de baide Korper enthaldet. De Vektor , wo vum Zentralobjekt zum umlaufende Objekt wiist, wird Radiusvektor gnennt.

Planete, Bahnelemente, Doppelstern [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

Am genauste chennt mer d'Umlaufbahne vu de Planete vu unserem Sunnesystem . An Afang vum 17. Jahrhunderts het Johannes Kepler bi de Analyse vu de Marsbahn erchennt, dass salli Umlaufbahne Ellipse sin (lueg Keplerschi Gsetze ). Ahnlichs gilt fer alli Himmelskorper , wo sich um d' Sunne bewege un kaine andere Chraft (wie etwa imr Sunnewind ) usgsetzt sin.

Us em Newtonsche Gravitationsgsetz cha mer ablaite, dass in jedem Zwaikorpersystem d'Bahne Kegelschnitt sin - des haißt Chraise , Ellipse, Parble oder Hyperble .

Si len sich - bi beweggte Punktmasse im Vakuum - exakt dur 6 Bahnelemente beschribe:

• d'Ellipseform dur großi Halbax un Exzentrizitat ( a, e )
• d'Bahnebeni dur die zwai Winkel i, Ω
• un d'Ellipselag un Periastronsziit dur ω un T.

Die wohre Umlaufbahne wiiche allerdings vu de ideale " Keplerellipse " ab, wil si prinzipiell au de Gravitationswirkig vu allene andere Korper vum Systems underliige. Solang d'Korper witt gnueg vonanander entfernt sin, blibe d'Differenze zue de idealiseerte Kegelschnitte minimal. Die sog. Bahnstorige len sich dur d' "Storigsrechnig" vu de Himmelsmechanik ermittle, die uf Carl Friedrich Gauß un ainigi vu sine Zittgnosse zruckgot. Si modelleert die ainzelne Chraft un berechnet, wie die momentan Keplerellipse " oskuleerend " in die nachst Ellipse ibergot.

Zuesatzlich bewirkt jedi ugliich Masseverdailig - wie d' Abplattig vu roteerende Planete - a aweng inhomogens Gravitationsfeld; es isch bsundersch an Anderige vu de Bahnen vu ihrene Mond z'bemerke. Au die Allgmain Relativitatstheori beschribt Effekte, wo d'Umlaufbahne gringfuegig verandere.

Bispilswiis zaigt de Planet Merkur a zwar chlaini, aber durus messbari Abwiichig vu ere Ellipsebahn. Er chummt nooch eme Umlauf nimmi gnau uf de Usgangspunkt zruck, sundern folgt dur a rachtlaufigi Drehig vu de Apsidelinie ere Rosettebahn. Salli Periheldrehig cha die Newtonsche Gravitationstheori zwar erchlare, aber nit vollstandig. Dodezue muesst d' Sunne a aweng abgflachti Form ha. A hiriichendi Erchlarig fer d'Gsamtgroßi vu de Periheldrehig vu allene betroffene Planete liferet die Allgmain Relativitatstheori.

Au Doppelstern folge gnacheret de Keplersche Gsetze, wemmer ihri Bewegig als zwai Ellipse um de gmainsam Schwerpunkt verstot. Bloß bi Mehfachsysteme oder sehr enge Sternpaare sin spezielli Methode vu de Storigsrechnig erforderlich.

Noch großeri Instabilitate wiise d'Orbit vu zwai eng anander umchraisende Neutronestern uf. Dur d'Effekt vu de Ruum-Zitt- Relativitat entstot Gravitationsstrahlig, un d'Neutronenstern sturze (nooch langer Zitt) inanander. Zahlriichi Rontgenquelle am Himmel sin au salli Wiise z'erchlare.

Als d' Physiker um d'Johrhundertwendi agfange han, d'Bahne vu de Elektrone im Atom zu berechne, han si an a Planetesystem im Chlaine denkt. Die erste Modell sin Keplerbahne vu de Elektrone um de Atomchern gsi.

Allerdings het mer bal erchennt, dass Elektrone, wo um de Chern chraise, gmaß vu de Maxwellglichige elektromagnetischi Welle ussende un wage de so abgstrahlte Energi in Bruchdaile vu Sekunde in de Atomchern sturze muesste. Sall isch ains vu de Probleme gsi, wo schließli zue de Entwicklig vu de Quantemechanik gfuehrt han.

Erdumlaufbahne [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

Die maiste Ruumflueg finde in nidrige Bahne (ainigi 100 km) um d' Erde statt (z. B. Space-Shuttle -Missione). Vu bsunderer Bedutig isch au die geosynchron Bahn in 35.800 km Hochi ohni Bahnnaigig. Satellite in sallem Orbit sten relativ zue de Erfoberflachi still, was vor allem fer Fernsehsatellite vu Vordail isch.

Entgegegsetzti Forderige werre an Beobachtigssatellite wie Wettersatellite (s'git aber au geostationari) oder Spionagesatellite gstellt. Salli sotte nooch Moglichkait die gsamt Erdoberflach beobachte channe. Deshalb wird do a nidrige polare Orbit gwahlt, d. h. de Satellit fliegt ugfahr iber d' Pol vu de Erde. Dur salli Bahn channe alli Braitegrad erfasst werre, und wil sich d'Erde under de Bahnebeni dur drillt, cha so nooch un nooch die gsamt Erdoberflachi undersuecht werre.

Arte vu Erdorbits [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

Low Earth Orbit (LEO) [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

• Hochi: 200 ? 1200 km
  • Hoche zwische 1200 un 3000 km Hochi sin zwar theoretisch denkbar, werre aber uf Grund vu de hoche Strahligsbelastig dur de Van-Allen-Gurtel nooch Moglichkait vermide.
• Bsunderhaite: Energiarmsti Bahne un dodemit am lichteste z'erraiche. Ruumfahrzug bewege sich mit etwa 7 km/s mindistens 10x schneller um d'Erde, wie salli sich drillt.
• Wird gnutzt fer:
  • Low-Earth-Orbit-Satellit
  • Bemannti Ruumfahrt (usser de Apollo-Missione zum Mond ).
  • Spionagesatellite (ufgrund vu ihrer Erdnachi) (z. B. amerikanischi Keyhole-Satellite)
  • astronomischi Satellite (z. B. Hubble-Teleskop )
  • Erderchundigssatellite (z. B. ERS )
  • Globali Kommunikationssatellitesystem (z. B. Iridium )

Sunnesynchroner Orbit (SSO) [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

• Hochi: 700?1000 km
• Bsunderhaite: Dur d'Abwichig vu de Erde vu de Chugelform wirkt uf jedi Satellitebahn, wo nit gnau im Aquator oder senkrecht dezue lit, a Drillmoment , wo a Prazessionsbewegig vu de Bahnebeni um d' Erdax zur Folg het. Bi Satellitebahne, wo in die glich Richtig wie d'Erdrotation verlaufe, wirkt d'Prazessionsbewegig entgegegsetzt zue de Erdrotation. Bi Bahne entgege de Erdrotation wirkt d'Prazession in die glich Richtig wie d'Erdrotation.

Bi ere bestimmte Inklination zwische ca. 96° un 99° (u. a. abhangig vu de Hochi vum Orbits) betrait d' Prazession fer Satellite im LEO gnau ai Umdrillig pro Johr, so dass d'Orientierig vu de Bahn gegeniber de Sunne immer glich blibt. De Satellit passeert a Punkt uf de Oberflachi immer zue de selbe Ortszitt , wodur sich die gwunnene Date vu verschidene Dag liichter vergliiche len, wil si s'Reflexionsverhalde vu Oberflache mit em Ifallswinkel vu de Sunnestrahle anderet. A gnaui wisseschaftlichi Klassifikation un a Verglich vu de Date isch also nur dann moglich, wenn de Winkel Sunne-Erde-Satellit im Beobachtigszittruum immer glich isch, was dur de SSO erraicht wird. Beweggt sich de Satellit entlang vu de Dammerigszone (Morge- bzw. Obendstunde), losst sich uf optische Ufnahme d'Hochi vu Objekte us de Langi vum Schattewurf ablaite. Wenn de Satellit zuesatzlich d'Erde so umchraist, dass er de Erdschatte nit passeert, cha er standig vu Solarzelle mit Energi versorgt werre un benotigt kaini Batterie .

• Wird gnutzt fer:
  • Erderkundigssatellite wie Landsat , ERS usw.
  • Meteorologischi Satellite
  • Spionagesatellite
  • Sunnebeobachtigssatellite wie ACRIMSat , TRACE

Medium Earth Orbit (MEO) [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

• Hochi: 1000?36000 km
• Bsunderhaite: Bahnhochi zwische LEO un GEO
• Wird gnutzt fer:
  • Medium-Earth-Orbit-Satellit
  • Globali Kommunikationssatellitesysteme wie Globalstar
  • Navigationssatellite wie GPS , Galileo oder Glonass

Geotransfer Orbit (GTO) [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

siehe auch: GTO-Transferbahn

• Hohe: 200?800 km Perigaum , 36000 km Apogaum
• Besonderheiten: Ubergangsorbit, um einen GEO zu erreichen (siehe auch Hohmann-Transfer ). Das Perigaum wird in den meisten Fallen vom Satelliten selbst angehoben, indem im Apogaum ein Raketenmotor gezundet wird. Einige Raketen wie die russischen Proton und die amerikanischen Titan IIIC , Titan IV Centaur , Atlas V und Delta IV sind in der Lage, Satelliten direkt im geostationaren Orbit auszusetzten.

Geostationarer Orbit (GEO bzw. GSO) [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

lueg au : geosynchroni

• Hochi: 35786 km uf ere Chraisbahn iberem Aquator
• Bsunderhaite: A Satellit im GEO umrundet d'Erde genauso schnell wie salli sich drillt - befindet sich also bezuglich ainem Punkt uf de Erdoberflachi immer an deselbe Position.
• Wird gnutzt fer:
  • Geostationarer Satellit
  • Kommunikationssatellite
  • Satellite fur TV-Ubertragig wie Astra oder Eutelsat

In de Planetologi isch de rotationssynchron Orbit die under Grenze fer a iber sehr langi Zitte bestoendi Bahn. A Mond underhalb vum rotationssynchrone Orbit sinkt im Lauf vu de Aone in sinere Umlaufbahn ab und kollideert schließlich mitem Muederplanet, so z. B. Phobos bim Mars in etwa 100 Millione Johr.

Highly Elliptical Orbit (HEO) [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

Geostationari Orbits sin fer d'Versorgig vu Polargebiite ugaignet, wil die Satellite in Polargebiite bloß a geringi Elevation han un ab em 82. Braitegrad sogar ganz under de Horizont rutsche. HEO-Orbits sin do a Alternative, au wenn de Ufwand fers Sende (mindistens 2 Satellite fer 24-Stunde-Versorgig notwendig) un Empfange (Antennenoochfuehrig notwendig) dutlich hocher wie bi GEO sin.

Lueg au: Highly-Elliptical-Orbit-Satellit

Iberblick vu de Umlaufbahne [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

Aigeschafte [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

Wil d'Form vume Orbit witgoend ere Ellipse entspricht, wird d'Fluegbahn vume Satellit iber d'Lag vu sallere Ellipse bezuglich vum Zentralkorper beschribe.

Position vu de Ellipse bezuglich vum Zentralkorper [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

• i Inklination (Bahnnaigig)
• ${\displaystyle \Omega }$ Langi vum ufstigende Chnote
• ${\displaystyle \omega }$ Winkelabstand vum Perigaum

Position uf de Ellipse un Form [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

• ${\displaystyle \phi }$ wohri Anomali
• a Großi Halbax
• e Exzentrizitat

Umlaufzitt [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

D' Umlaufzitt vum a Orbit berechnet sich zue

${\displaystyle U={\sqrt {\frac {4\pi ^{2}a^{3}}{G\left(M_{1}+M_{2}\right)}}}}$

mit

• U d' Umlaufzitt ,
• a die Großi Halbax ,
• M ₁ und M ₂ d'Masse vum Zentralkorper un vum Satellit,
• G d' Gravitationskonstante .

Z'beachte isch, dass d'Umlaufziit uabhangig vi der Exzentrizitat un dodemit vu de chlaine Halbax vu de Bahn isch. Alli ellipseformige Umlaufbahne mit de gliche große Halbax benotige die glich Umlaufzitt.

Lueg au [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

• Bahnnaigig

Weblink [ andere | Qualltaxt bearbeite ]

• wahre/ exzentrische Anomalie in Keplerbahnen (pdf-Dokument)