Woher Daten zum Start-/Beschleunigungsvorgang des Shuttles?

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schischi

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Mich interessieren insbesondere der v-t-Verlauf (Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf), evtl. noch Weg- bzw. Höhen-Zeit-Verlauf (ersteres lässt sich natürlich auch aus dem v-t-Verlauf herleiten) und a-t-Verlauf (natürlich auch herleitbar). Weiterhin vielleicht noch der Schub-Zeit-Verlauf und Masse-Zeit-Verlauf, woraus sich mit Hilfe des Luftwiderstands wiederum auch der a-t-Verlauf herleiten lässt.

Wie große ist eigentlich Startgewicht und -schub des Shuttles?

Wäre schön, wenn mir jemand ein schöne Übersicht über diese Daten zeigen könnte.
 
Ich hab da mal was vorbereitet...
Eine kleine Animation zum Startvorgang (Stammt aus einem meiner Physik-Vorträge):
Shuttle-Animation (5 MB)

Speziell wird hier der Übergang in der Flugbahn der Feststoffbooster von einer Beschleunigten Bewegung in einen ballistischen Flug gezeigt.

Hinweis:
Gestartet wird mit dem blinkenden Button rechts unten.
Bei DSL besteht kein Problem, bei Modem oder ISDN sollte man warten bis der Ladevorgang komplett beendet wurde, damit die Animation korrekt abgespielt wird und Film und Grafik nicht auseinanderlaufen.

Viel Spaß! <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smile.gif" alt="" />

Johannes
 
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Startgewicht von STS-114

Hallo Michael,

zum Startgewicht habe ich etwas in einem Press Kit vom Juli gefunden.

Shuttle Liftoff Weight: 2.051,6 Tonnen

Orbiter Payload Liftoff Weight: 121,5 Tonnen

Gruß - Nico
 
Tolle Animation! Ich finde es immer wieder interessant zu sehen, wie schnell sich dieses Ding von der Erdoberfläche gen Atmosphäre bewegt. Vor allem auch der Blick von der On-Board-Kamera auf die Erdoberfläche.

Deine Diagramme geben auch einen ganz guten Überblick über den Beschleunigungsvorgang. Aber einen richtigen Eindruck davon bekommt man wohl erst, wenn man selbst im Shuttle sitzt.

Etwas gewundert hat mich, dass die Anfangsbeschleunigung "nur" bei ca. 3m/s^2 liegt, was ja ungefähr 0.3 g beträgt. Allerdings ergibt sich dies auch genau, wenn man das Schub-Gewichts-Verhältnis mit Hilfe deiner angegebenen Massen und Triebwerksdaten berechnet. Man muss ja auch dabei bedenken, dass man alleine 1 g benötigt, um gegen die Erdanziehungskraft anzukommen. Horizontal würde die komplette Shuttleeinheit also mit ca. 1.3 g beschleunigen. Damit man sich das besser vorstellen kann: Das entspricht einer Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in ca. 2 s - bei einer Gesamtmasse von über 2000 to! Da die Masse während des Aufstiegs bei relativ konstantem Schub jedoch stark abnimmt, nimmt auch die Längsbeschleunigung sehr stark zu (zumal sich ja auch die Flugbahn immer mehr neigt).

 
Re: Woher Daten zum Start-/Beschleunigungsvorgang

Danke für das Lob!

Du hast völlig recht: mit 0,3 g Beschleunigung würde das Shuttle nicht abheben können. Man kommt hier in das Dilemma, das man immer hat, wenn man Körper behandelt, die sich im Schwerefeld der Erde bewegen:
Schreibt man: Das Shuttle wird mit 1,3 g beschleunigt ist das falsch, da die Geschwindigkeitszunahme relativ zum Erdboden nur 0,3 g beträgt.
Behauptet man im Gegenzug nun, das Shuttle würde mit 0,3 g beschleunigt, dann ist das auch falsch, da insgesamt 1,3 g auf das Shuttle wirken.

Man kann dieses Problem physikalisch korrekt lösen, indem man die ganze Rechnung in einem mit 1 g (=9,81 m/s²) nach oben beschleunigten Bezugssystem aufzieht. Dann ist die relative Beschleunigung des Shuttles beim Start noch 0,3 g.
Äquivalent dazu wäre die Betrachtung der Geschwindigkeit relativ zum Erdboden. Daraus kann man dann die relative Beschleunigung ableiten.

Grüße!

Johannes
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Re: Woher Daten zum Start-/Beschleunigungsvorgang

Genau darüber hatte ich mir auch gerade Gedanken gemacht: Erfährt das Shuttle nun eine Beschleunigung von 1.3 g oder nur 0.3 g?

Nun, in meinen Augen gibt hierüber mal wieder die Definition Aufschluss: Da die Beschleunigung als eine Geschwindigkeitsänderung definiert ist, muss man die Shuttle-(Anfang-)Beschleunigung mit 0.3 g beziffern, denn die Geschwindigkeitsänderung möchte man natürlich bezüglich der Erdoberfläche betrachten.

Und selbst bei Newton (F = m*a) haut das hin: Denn F ist ja die Resultierende aus Erdanziehungs- und Schubkraft (und Luftreibungskräften), so dass sich natürlich auch hier für a nur 0.3 g ergeben.

Letztendlich muss man immer die Resultierende bilden, um daraus die Beschleunigung zu ermitteln. Aber wem sage ich das...

Die Physiker benutzen sicher auch gerne mal abstraktere Vorstellungen, indem sie die Bezugssysteme variieren. Ich bevorzuge in diesem (ja noch recht einfachen) Fall lieber die einfache Variante.


 
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