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Raumfahrt - Moderne Technologien




Raumfahrt - Moderne Technologien:

Sehr geehrte Frau Professor, liebe Mitschuler.

Wir halten heute unser Referat uber die Raumfahrt und ihre Technologien

heute und in der Zukunft.

Wir haben unsere Prasentation in folgende Themenbereiche gegliedert:

       

1) Der Begriff Raumfahrt:

        Aufgaben/Ziele

        Geschichtliches Geschehen



        und Organisationen der Raumfahrt

2) Technologien:

        Gegenwart:      Allgemein

                zivile Nutzung

                militarische Nutzung

                Raumstationen

        Nahe Z.

        Ferne Z.

[1.) Der Begriff Raumfahrt:]

Unter Raumfahrt versteht man die Beforderung von Menschen und Gutern in und

durch den Weltraum. Dazu werden modernste Technologien eingesetzt, auf die

wir spater noch genauer zu sprechen kommen. Laufend liefern verschiedene

Raumfahrtunternehmungen zahlreiche wissenschaftliche Erkenntnisse uber das

Wesen und den Ursprung unseres Sonnensystems und des Universums.

[Die Aufgaben und Ziele der Raumfahrt:]

Eine der wichtigsten Aufgaben der Weltraumforschung ist die Beobachtung der

Erde und des Weltraumes und die Kommunikation mittels Satelliten.

Weiters stehen Experimente im Bereich der Mikrogravitation im Vordergrund.

Fur die Zukunft ist die Reise zu weiter entfernten Planeten in Planung.

Jedoch zu Beginn des Raumfahrtzeitalters standen militarische Belangen an

erster Stelle.

Geschichte der Raumfahrt:

       

Das Weltraumzeitalter und die praktische Raumfahrt begannen im Oktober 1957

mit dem Start von 'Sputnik 1' in der UdSSR.

Ebenfalls 1957 wurde das erste Lebewesen, die Hundin 'Laika' in den Orbit

befordert.

1958 wurde die NASA gegrundet.

1961 startete ein russischer Kosmonaut als erster Mensch in den Weltraum.

Der Mond wurde 1969 zum ersten mal betreten.

1986 explodierte die Challenger nach dem Start.

1987 Vorbeiflug von Voyager 2 am Uranus

[Die Organisationen in der Raumfahrt:]

Die zwei gro?ten Organisationen sind die NASA und die ESA:

Der NASA, 'National Aeronautics and Space Administration', gegrundet 1958,

obliegen Planung, Leitung und Durchfuhrung samtlicher amerikanischer

Weltraumprojekte, zunachst mit vollstandiger Ausnahme der militarischen.

Mit dem Beginn des Spaceshuttleprogramms allerdings arbeitete die NASA

immer haufiger im militarischen Bereich.

Die ESA, 'European Space Agency', wurde 1957 gegrundet. Ihre Zentrale

befindet sich in Paris. Sie entwickelte das Weltraumlabor Spacelab, das

erstmals 1983 bei der neunten Mission des Spaceshuttles zum Einsatz kam.

Die ESA ist auch fur das ARIANE - Programm zustandig.

Nun folgen die Technologien der Raumfahrt, die Ihnen mein Kollege Froschl

Dieter erklaren wird.

[2.) Technologien der Raumfahrt:]

Allgemeine Technologien in der Raumfahrt:

       

[Gegenwart:     a) allgemein:]

        Tragersysteme:

Tragersysteme dienen zum Transport von Menschen, Satelliten oder Raumsonden

in den Weltraum. Den volumsma?ig gro?ten Teil der Tragersysteme

beanspruchen deren Antriebe.

        Antriebe:

Im Unterschied zu den Dusentriebwerken, welche den zur Verbrennung

benotigten Sauerstoff aus der Atmosphare beziehen, mussen Raketentriebwerke

diesen selbst mitfuhren.

Man unterscheidet grundsatzlich zwischen vier verschiedenen

Raketenantrieben:

       

Den Feststoff-, den Flussigkeits-, Kern-, und Ionenantrieben.

Feststoffantriebe:

       

Beim Start wird der feste Treibstoff, welcher auch Sauerstoff enthalt, e 

lektrisch gezundet. Die dabei entstehenden hei?en Gase treten mit

vielfacher Schallgeschwindigkeit durch die Schubduse aus dem Druckbehalter

aus.

Feststoffantriebe werden aufgrund deren einfacher Bauweise bei kleinen

Raketen und Boostern, das sind Starthilfsraketen,  bevorzugt verwendet.



Die Nachteile dieses Antriebs liegen darin, dass der Verbrennungsvorgang,

wenn er einmal eingeleitet ist, nicht mehr unterbrochen werden kann und

dass eine Regulierung des Schubes nicht moglich ist.

Flussigkeitsantriebe:

               

Der Brennstoff, meist Kohlenwasserstoffe, und der Sauerstoff werden in zwei

getrennten Behaltern mitgefuhrt. Pumpen befordern beide zur Brennkammer, wo

sie unter hohem Druck eingespritzt werden. In der Brennkammer verbrennen

bis zu 3000kg Treibstoff pro Sekunde. Die Verbrennung wird durch einen

Zundfunken eingeleitet. Die Gase entweichen wie beim Feststoffantrieb durch

die Schubduse.

Flussigkeitsantriebe werden beim Space Shuttle und bei allen gro?eren

Raketen verwendet.

Der Vorteil dieses Antriebs besteht in der gro?en Schubkraft (1,8 MN) und

in der Moglichkeit zur Regulierung des Schubes.

Kernantriebe:

               

Beim Kernantrieb wird ein Treibmittel durch die Warme, welche bei der

Kernreaktion entsteht, in kurzer Zeit verdampft. Der uberhitzte Dampf

stromt mit hoher Geschwindigkeit aus der Raketenduse.

Mit Kernantrieben ware es moglich unser Sonnensystem zu verlassen, jedoch

finden sie wegen ihrer Komplexitat und Gro?e noch keine Anwendung. Auch das

Risiko einer radioaktiven Verseuchung aufgrund eines Unfalles beim Start

ware nicht vertretbar.

Ionenantriebe:

               

Eine verstandliche und genaue Beschreibung des Ionenantriebs wurde den

Rahmen dieser Facharbeit sprengen.

Es wurden schon einige Xenon-Ionentriebwerke gebaut und getestet. Sie sind

zwar noch zu schwach um Raketen anzutreiben, ihr Schub, von etwa 100mN,

reicht jedoch aus um die Lagesteuerung von Satelliten zu ubernehmen.

Zukunftige Ionenantriebe konnen Geschwindigkeiten bis zu 150.000 km/h

ermoglichen. Sie verbrauchen bei gleicher Schubkraft sehr viel weniger

Treibstoff als konventionelle chemische Antriebe und ermoglichen somit eine

90%ige Gewichtsersparnis.

        Einwegtragersysteme:

               

Unter Einwegtragersystemen versteht man Raketen, die nur einmal verwendet

werden konnen, da sie nach dem Aussetzen der Nutzlast in der Atmosphare

vergluhen.

Sie finden am haufigsten Verwendung, weil sie im Gegensatz zu

wiederverwendbaren Systemen einfacher zu entwickeln und zu betreiben sind.

       

Einwegtragersysteme bestehen aus der Rakete, die in mehrere Stufen und die

Nutzlastsektion gegliedert wird, und je nach Bedarf an Schubkraft bis zu

zehn Boostern.

Hier die bedeutendsten Vertreter:

               

Aus Japan die HII, die Ariane 44L und 5 aus Europa, die Proton aus Ru?land

und die Titan III und IV, zwei amerikanischen Produkten.

                

        wiederverwendbare Tragersysteme:

Das einzige bisher gebaute wiederverwendbare System ist das amerikanische

Space Shuttle.

               

Es besteht aus dem Orbiter, zwei Feststoffboostern und dem riesigem

Treibstofftank, welcher als einziger Teil des Systems nicht wiederverwendet

werden kann. Die NASA lie? 5 Shuttles bauen: die Atlantis, Discovery,

Endeavour, Columbia und die Challenger, welche 1986 wegen eines

eingefrorenen Dichtungsrings im Treibstoffsystem kurz nach dem Start

explodierte.

        Satelliten:

       

Derzeit befinden sich etwa 1000 Satelliten im niederen Erdorbit.

Sie dienen hauptsachlich zur Telekommunikation, Erderkundung,

Positionsbestimmung, Spionage, usw und werden sogar schon in Serie

hergestellt. Die fur den Betrieb der einzelnen Systeme wie z.B.: Der

Infrarotsensoren, Kameras oder Spektrometer notwendige Energie, liefern

gro?e Solarzellen, sogenannte Sonnensegel.

        b) zivile Nutzung:




               

Seit dem Ende des kalten Krieges stieg die zivile Nutzung dieser

Technologien stark an. Es stehen vor allem die Klimaforschung und

Wetterbeobachtung im Vordergrund. Es werden sogar einige militarische Pr 

ogramme wie GPS oder die MIR fur zivile Zwecke verwendet.

        [c) militarische Nutzung:]

Wie bei fast jeder Technologie findet leider auch die Raumfahrt eine

militarische Anwendung.

Das gro?te militarische Projekt ist das amerikanische GPS. Es besteht aus

24 Satelliten und zahlreichen Bodenstationen. GPS ermoglicht eine sehr

genaue Positionsbestimmung zu Land, zu Wasser und in der Luft.

Der Gro?teil der militarischen Satelliten sind Spionagesatelliten, die eine

sehr hohe Auflosung erreichen.

Derzeit sieht nur die USA Weiterentwicklungen in diesem Bereich vor.

        d) Raumstationen:

       

Abgesehen von der fruhen, kleinen, militarischen Raumstation ALMAS ist die

Mir derzeit die einzige Raumstation im All. Sie ist jedoch schon am Ende

ihrer Lebensdauer angelangt, was durch die vor einigen Monaten

aufgetretenen lebensgefahrlichen Probleme verdeutlicht wurde.

Die Zukunftsperspektiven der Raumfahrt wird Ihnen nun mein Kollege

Stallinger erklaren.

Nahe Zukunft:

       

Ablosen wird sie die internationale Raumstation ISS, an der 26 Nationen,

darunter auch Osterreich beteiligt sind. Das erste Basismodul wurde in den

U.S.A. bereits fertiggestellt und wird nun ausgiebig getestet. Zukunftig

stehen den Astronauten zahlreiche Labors fur Mikrogravitationsversuche,

physikalische Versuche, Experimente mit Kleintieren und sogar eine

Au?enplattform fur Tieftemperaturversuche zur Verfugung.

Ein kleiner Kameraroboter wird die ISS von au?en regelma?ig auf Schaden

Untersuchen. Es ist auch ein Rettungssystem vorhanden, welches die

Astronauten im Notfall sicher zur Erde zuruckbringt.

Und so soll sie nach der Fertigstellung im Jahr 2005 aussehen.

Auch fur das Space Shuttle ist schon ein Nachfolger in Planung, die X-33

Venture Star.

 Ihre Inbetriebnahme soll vor allem die Startkosten halbieren, die beim

Space Shuttle etwa bei 30.000$/kg liegen.

Sie wird auch den Shuttledienst zur ISS ubernehmen.

Eine, fur die Raumfahrt immer gro?er werdende, Bedrohung stellt der

Weltraumschrott dar. Spezialisten befurchten, da? infolge der Zerstorung

eines Satelliten aufgrund von Weltraumschrott eine Kettenreaktion ausgelost

wurde, die viele andere orbitale Objekte vernichten konnte.

Ferne Zukunft:

Im Jahre 2001 wird die US-Sonde 'Starprobe' ihre 4 jahrige Reise zur Sonne

antreten. Sie wird uns wichtige Informationen uber die Sonne und ihren

Auswirkungen auf die Erde liefern.

Mit den zukunftigen Technologien konnte es moglich sein, eine Kolonie auf

dem Mond zu errichten um seine Bodenschatze fur die umweltschonende

Energiegewinnung auf der Erde zu nutzen,

oder Raumstationen zu bauen, wo auch Zivilisten untergebracht werden, um

die Erde zu entlasten.

Es ware sogar ein Sonnensegel geplant, welches die Sonnenenergie schon im

Weltall auffangt und zur Erde sendet.

Jedoch fehlen den Regierungen die finanziellen Mittel, um diese Projekte zu

unterstutzen.

       

Vielleicht werden wir eines Tages dazu fahig sein, unser Sonnensystem zu

verlassen um andere Sterne zu erforschen. Doch wer wei?, ob wir das noch

erleben werden?

Wir hoffen, da? wir Ihnen die Technologien der Raumfahrt etwas naher

bringen konnten, und bedanken uns fur ihre Aufmerksamkeit.

       

Fur eine Powerpoint Prasentation habe ich auch noch zum Referat passende

jpg - Bilder.

Nun, ich hoffe ein bisschen geholfen zu haben










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