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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.
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