{"id":1409,"date":"2009-06-18T14:14:09","date_gmt":"2009-06-18T12:14:09","guid":{"rendered":"http:\/\/bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=1409"},"modified":"2009-06-18T14:14:09","modified_gmt":"2009-06-18T12:14:09","slug":"braucht-eine-rakete-einen-computer","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2009\/06\/18\/braucht-eine-rakete-einen-computer\/","title":{"rendered":"Braucht eine Rakete einen Computer?"},"content":{"rendered":"<p>Eine der Ph&auml;nomene heute, wo in jeder Waschmaschine ein Microcontroller drin ist, jedes Handy Gigabytes speichern kann, ist das viele sich gar nicht vorstellen k&ouml;nnen, das es vor einigen Jahrzehnten v&ouml;llig ohne Computer ging. So auch bei den ersten Raketen welche Satelliten in einen Orbit bef&ouml;rderten. Wobei ich dies wirklich w&ouml;rtlich ,einen will, denn es gibt nat&uuml;rlich noch die M&ouml;glichkeit den Computer aus der Rakete heraus zu nehmen und durch einen am Boden zu ersetzen, welcher aus Daten von Radar Verfolgungsstationen den Kurs berechnet.<\/p>\n<p>Wie geht das? Nun vom Prinzip her ist es ganz einfach: Eine Rakete muss die Bahnh&ouml;he f&uuml;r einen Orbit erreichen und sie muss die Geschwindigkeit f&uuml;r einen Orbit erreichen. Es gilt nun die Gesamtgeschwindigkeit zu optimieren. Zuerst muss die Rakete vertikal beschleunigen um eine so hohe vertikale Geschwindigkeit aufzubauen dass die Rakete mindestens die Gipfelh&ouml;he erreicht in der sp&auml;ter die Umlaufbahn verl&auml;uft. Diese Geschwindigkeit ist berechenbar nach den Gesetzen des senkrechten Wurfs. Theoretisch k&ouml;nnte man dann in dieser H&ouml;he die Rakete um 90 Grad drehen und die Bahngeschwindigkeit aufbauen, die ja f&uuml;r den Orbit bekannt ist.<!--more--><\/p>\n<p>Nur ist das eine energetisch ung&uuml;nstige L&ouml;sung. Energetisch g&uuml;nstiger ist es senkrecht zu starten und dann langsam in die Horizontale umzuschwenken, bis man sie erreicht hat und dann weiter zu beschleunigen. Die Aufgabe ist nun die, dass dies so erfolgen muss, die richtige Bahnh&ouml;he erreicht wird, wenn die horizontale Beschleunigung erfolgen muss und gelichzeitig die untere, dichte Atmosph&auml;re recht schnell durchflogen werden soll.<\/p>\n<p>Doch es ist ein Problem das l&ouml;sbar ist und aus einem recht einfachen Programm besteht:<\/p>\n<ul>\n<li>Starte senkrecht und behalte dieses Programm &uuml;ber xx Sekunden bei<\/li>\n<li>Drehe dich dann yy Sekunden lang mit y Grad\/s in dei horizontale<\/li>\n<li>Beschleunige dann zz Sekunden lang in der Horizontale<\/li>\n<li>Nach xx+yy Sekunden sollte die Bahnh&ouml;he als Nebenbedingung erreicht sein.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Das ist mit sehr einfachen Schaltkreisen m&ouml;glich. Die Zeitvorgabe k&ouml;nnen Uhren liefern, oder im Fachchinesisch &#8222;Timer&#8220;. Das Umlenken kann man erreichen, indem man die Triebwerke um eine konstante Auslenkung schwenkt. Nat&uuml;rlich ist das keine flexible Steuerung &#8211; sie geht nicht auf St&ouml;rungen ein und sie arbeitet bis der Treibstoff verbraucht ist und hat daher wegen der Reserven zwangsl&auml;ufig elliptische Bahnen (wie auch die ersten Satelliten).<\/p>\n<p>Doch das kann man korrigieren. Eine Kreiselplattform kann als Inertialsystem fungieren. Es liefert bei Bewegungen einen Strom, proportional zur Beschleunigung. Einfache elektronische Elemente k&ouml;nnen diese Werte integrieren und so Geschwindigkeiten und weg messen. Das Abschalten kann man machen indem man z.B. einen Kondensator mit der X-Komponente l&auml;dt und diesen Kondensator in einer Schaltung mit einem vorher gef&uuml;llten (mit der Sollgeschwindigkeit) abgleicht und bei gleich hoher Stromst&auml;rke einfach die Triebwerke abschaltet. Die Abweichungen in anderen Raumrichtungen kann man einfach invertieren und verst&auml;rken und als Stellglieder f&uuml;r die Triebwerkssteuerung nehmen &#8211; das sind einfach Feedback-Systeme wie sie schon im zweiten Weltkrieg f&uuml;r Autopiloten eingesetzt wurden. In der Tat ist diese ganze Steuerung analog zu verwirklichen und mit der Technologie der 40 er Jahre m&ouml;glich. Schon eine A-4 wurde so gesteuert und die Gruppe um von Braun arbeitete auch an einer mehrstufigen Version, die einen Orbit erreicht h&auml;tte &#8211; mit derselben Steuerung.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Eine der Ph&auml;nomene heute, wo in jeder Waschmaschine ein Microcontroller drin ist, jedes Handy Gigabytes speichern kann, ist das viele sich gar nicht vorstellen k&ouml;nnen, das es vor einigen Jahrzehnten v&ouml;llig ohne Computer ging. So auch bei den ersten Raketen welche Satelliten in einen Orbit bef&ouml;rderten. 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