{"id":11122,"date":"2015-06-04T08:21:39","date_gmt":"2015-06-04T06:21:39","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=11122"},"modified":"2015-06-04T08:21:39","modified_gmt":"2015-06-04T06:21:39","slug":"die-loesung-fuer-ein-ueberfluessiges-problem-die-kanone-im-weltraum","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2015\/06\/04\/die-loesung-fuer-ein-ueberfluessiges-problem-die-kanone-im-weltraum\/","title":{"rendered":"Die L&ouml;sung f&uuml;r ein &uuml;berfl&uuml;ssiges Problem &#8211; die Kanone im Weltraum"},"content":{"rendered":"<p>So, nachdem ich in den letzten Tag etwas Geld verdient habe, schlie&szlig;lich kann man vom Bloggen nicht leben, kommt nach einigen tagen Pause heute wieder ein Blog. Leider fehlt es immer noch an Themen. So mache ich es wie die privaten Fernsehsender: ich gebe wie in so called &#8222;Wissenschaftssendungen&#8220; Antworten auf Fragen die keiner gestellt hat. Der moderne Ausdruck ist &#8222;&uuml;berfl&uuml;ssiges Wissen&#8220;. Auf die heutige kam ich durch einen Beitrag &uuml;ber die milit&auml;rischen Raumstationen MOL und Saljut. <a href=\"http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Salyut_3#On-board_gun\">Saljut<\/a> hatte eine Kanone an Bord. W&auml;hrend des kalten Kriegs meinte man sich wohl in der UdSSR gegen US-Angreifer sch&uuml;tzen zu m&uuml;ssen (angesichts dessen, dass als Saljut 3 gestartet wurde, das Apolloprogramm schon beendet war und bis zum Start des Space Shuttles Saljut l&auml;ngst vergl&uuml;ht ist, war der Sinn wohl nicht gegeben). In einer US-Fernsehsendung hat man sogar ausprobiert ob die Kanone funktioniert &#8211; man hat einen Revolver in einem evakuierten Gef&auml;&szlig; abgeschossen. Besonders peinlich: eine US-Astronautin war dar&uuml;ber erstaunt, das es funktionierte &#8211; warum auch nicht: die Explosion des Sprengstoffs braucht keine Luft, der ganze Sauerstoff ist chemisch vorhanden (sonst ging die Reaktion nicht so schnell, weil der Sauerstoff der Luft in einem Rohr ja viel zu gering ist und Zeit braucht um an den Verbrennungsort zu kommen). Und das eine Kanone in jeder Richtung schie&szlig;en kann wei&szlig; man ja von Kampflugzeugen die auch nach unten feuern k&ouml;nnen.<!--more--><\/p>\n<p>Also ein Projektil wird abgefeuert. Kann man damit auch treffen? Auch diese Frage ist leicht beantwortet &#8211; nat&uuml;rlich. Die Gesetze der Physik im Orbit sind die gleichen wie auf der Erde. Wenn wir auf der Erde ein Projektil abfeuern, um etwas direkt zu treffen (es gibt auch ballistische Bahnen bei denen man von oben etwas beschie&szlig;t, meist bei weitreichenden Kanonen oder Seeschlachten) dann ist es so, das das Projektil sich nach vorne bewegt und durch die Schwerkraft gleichzeitig f&auml;llt &#8211; man muss dies kompensieren indem man h&ouml;her zielt, als eigentlich n&ouml;tig. Das gilt auch im Weltraum, eigentlich ist ein Satellit nichts anderes als ein Projektil: er bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit gerade nach vorne und f&auml;llt gleichzeitig. Eine Kreisbahn resultiert dann, wenn sich der Satellit pro Zeiteinheit so weit nach vorne bewegt, dass die Fallstrecke dem daraus resultierenden h&ouml;heren Abstandes von der Erdoberfl&auml;che entspricht.\u00a0 Auf kurze Strecken, wo man eine Kanone einsetzen w&uuml;rde, funktioniert sie wie eine auf dem Boden, sogar noch besser &#8211; das Projektil wird nicht durch die Atmosph&auml;re abgebremst und in einer Kreisbahn wo das ziel die gleiche H&ouml;he und Geschwindigkeit hat, wird das Projektil sich nicht nach unten bewegen, man muss also nicht &#8222;vorhalten&#8220;.<\/p>\n<p>Die interessantere Frage ist nicht ob es funktioniert, sondern was passiert wenn man trifft und was wenn nicht. Nun wenn man trifft, wird das gleiche passieren wie auf der Erde. Die Kanone <a href=\"http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Rikhter_R-23\">Rikhter<\/a> R-23 ist eine Kanone nach dem Revolverprinzip. Derartige Waffen werden in vielen Flugzeugen eingesetzt auch das Kaliber von 23 mm ist typisch f&uuml;r eine solche Waffe. Sie stammt vom TU-22P Bomber. Wenn ein Projektil eine Raumkapsel trifft, so w&uuml;rde es wohl ein gr&ouml;&szlig;eres Loch schlagen und die Luft entweicht. Weichere Strukturen wie das Servicemodul oder die Strukturen eines Satelliten w&uuml;rde sie aufgrund der aerodynamischen Form glatt durchschlagen. Es gibt auch Varianten die beim Aufschlag eine Sprengladung z&uuml;nden &#8211; bei Flugzeugmunition die Regel, weil ein Loch einem Flugzeug normalerweise wenig ausmacht au&szlig;er man trifft Motoren und Tanks &#8211; eine gro&szlig;fl&auml;chig besch&auml;digte Au&szlig;enhaut dagegen die Aerodynamik stark st&ouml;rt. Dann w&uuml;rde ein Raumschiff st&auml;rker besch&auml;digt, wenn man das Servicemodul trifft k&ouml;nnte es zur Explosion von Treibstoff, gelagertem Druckgas oder kryogenen Fl&uuml;ssigkeiten kommen und es w&uuml;rden viele kleine Fragmente entstehen. (Der Aufprall darf nicht verwechselt werden mit der Kollision eines Satelliten mit Weltraumm&uuml;ll, da dabei die Geschwindigkeit und die &uuml;bertragene Energie viel h&ouml;her sind).<\/p>\n<p>In einem Orbit fliegen diese erst mal weg wie auf dem Erdboden gewohnt. Doch ohne Schwerkraft und ohne Luft geraten sie auf neue Bahnen anstatt auf dem Erdboden zu landen. Dabei g&auml;be es drei Grenzf&auml;lle zu unterscheiden:<\/p>\n<ul>\n<li>Das Bruchst&uuml;ck wird verlangsamt: es resultiert eine Bahn deren erdn&auml;chster Punkt niedriger ist. Bei der niedrigen Bahnh&ouml;he von Saljut 3 w&uuml;rde das zum Vergl&uuml;hen in der oberen Atmosph&auml;re innerhalb kurzer Zeit f&uuml;hren.<\/li>\n<li>Das Bruchst&uuml;ck wird beschleunigt: es resultiert eine Bahn deren erdfernster Punkt h&ouml;her liegt. Der niedrigste Punkt liegt aber immer noch in der Ursprungsbahnh&ouml;he. einmal pro Umlauf passiert das Bruchst&uuml;ck daher die Bahnebene der Station.<\/li>\n<li>Das Bruchst&uuml;ck wird senkrecht zur Bahn beschleunigt: es resultiert eine Bahn die eine andere Bahnneigung als die Orginalbahn hat, aber die gleiche Form. Sie schneidet die Ursprungsbahn zweimal pro Umlauf.<\/li>\n<\/ul>\n<p>In der Praxis wird ein Bruchst&uuml;ck einen Impuls unterschiedlicher Art in allen drei Raumrichtungen erhalten. Es resultieren so neue Bahnen mit anderen Parametern. Ein Teil der Bruchst&uuml;cke wird vergl&uuml;hen, ein anderer Teil im Orbit verbleiben. Sie k&ouml;nnen mit der Station kollidieren. Was die Sache problematisch f&uuml;r eine Vorhersage macht ist, das mit einer neuen Bahn sich die Umlaufszeit &auml;ndert. Doch irgendwann wird das Bruchst&uuml;ck wieder zur gleichen Zeit am gleichen Ort wie Station befinden. Einen Trost gibt es aber: da der erdn&auml;chste Punkt (Bahnh&ouml;he von Saljut) daf&uuml;r in nur 270 km H&ouml;he liegt, werden die meisten bald vergl&uuml;hen zumal ein Bruchst&uuml;ck meist eine gro&szlig;e Oberfl&auml;che verglichen mit der Masse hat.<\/p>\n<p>Problematischer ist es, wenn man das Ziel verfehlt. Im Orbit wird man dann nicht beim n&auml;chsten Umlauf vom eigenen Geschoss getroffen aber bald danbach. Auch das Geschoss gelangt auf eine neue Bahn. Da man dessen Geschwindigkeit (850 m\/s) kennt, kann man diese berechnen, Hier eine kleine Berechnung auf welche Bahn das Projektil dann ger&auml;t:<\/p>\n<p>Startbahn 270,0 km x 270,0 km x 0,00 \u00b0<br \/>\nReale Geschwindigkeit in der alten Periapsis 7743,6 m\/s<br \/>\nReale Geschwindigkeit in der neuen Periapsis 8593,6 m\/s<br \/>\nDifferenz Geschwindigkeit in der Periapsis -850,0 m\/s<br \/>\nUmlaufszeit 1 1 h 29 m 54 s<br \/>\nUmlaufszeit 2 2 h 13 m 28 s<\/p>\n<p>Die Umlaufszeit betr&auml;gt das 1,484 fache des Orginalwerts. das ist nahe an der 1,5-fachen. W&uuml;rde es nur leicht mehr beschleunigt, auf 868,1 m\/s so w&auml;re die neue Umlaufbahn eine 270 x 4396 km die Umlaufszeit betr&auml;gt dann das 1,5-fache von Saljut. Nach zwei Umlaufen des Geschosses hat Saljut drei Uml&auml;ufe absolviert und beide sind wieder am Startpunkt angekommen &#8211; so kann man sich selbst abschie&szlig;en.<\/p>\n<p>Um das zu vermeiden empfiehlt es sich wenn m&ouml;glich gegen die Bewegungsrichtung zu schie&szlig;en &#8211; vorausgesetzt der Gegner n&auml;hert sich von dieser Richtung aus. Dann wird das Geschoss abgebremst und w&uuml;rde nach wenigen Minuten vergl&uuml;hen.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg05.met.vgwort.de\/na\/914b6ecbbf184b3b877adad08d8f079c\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>So, nachdem ich in den letzten Tag etwas Geld verdient habe, schlie&szlig;lich kann man vom Bloggen nicht leben, kommt nach einigen tagen Pause heute wieder ein Blog. Leider fehlt es immer noch an Themen. 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