Suche Home Einstellungen Konto Hilfe   Benutzer: gast • Besitzer: plibmod • Zuletzt geändert am: 2002/10/14 07:59:44

Informatik und Astronomie (bearbeitet von W. Schmidt)

• Die Bewegung der Körper im Weltraum, insbesondere der Satelliten um die Erde, verläuft nach relativ einfachen Gesetzen, die bereits von Kepler 1609..1619 (Bahnformen) und Newton 1687 (Ursache Gravitation) formuliert wurden.
• Zur Simulation einer Satellitenbewegung auf Ellipsenbahn um die Erde stellt es sich als außerordentlich schwierig heraus, nicht nur den jeweiligen geometrischen Ort, sondern auch den aktuellen Geschwindigkeitsvektor, abhängig von der jeweiligen Position, zu berechnen. Kommt dann noch ein dritter Körper - etwa der Mond - mit ins Spiel, ist eine Vorausberechnung (nahezu) unmöglich.
• Wesentlich besser ist es, Orts- und Geschwindigkeitsvektoren der Körper ständig neu zu berechnen, wobei dann alle Einflüsse der Körper untereinander mit einbezogen werden können und die Simulation sehr realistisch wird. Zu beachten ist dabei das Zeitintervall zwischen zwei Berechnungen. Die Simulation muss ja deutlich gerafft laufen. Computer der heutigen Generationen (ab 486-er) sind in der Lage, mit sehr kleinem Zeitincrement (im Sekundenbereich) Tausende Berechnungen je Sekunde zu bewältigen, was hinreichend genau ist und einer kontinuierlichen Berechnung nahekommt.
• Die Gruppe "Informatik und Astronomie" soll eine Satellitenbewegung um die Erde grafisch simulieren. Abhängig von der Startgeschwindigkeit und der Flughöhe im Perigäum (erdnahsten Punkt) ergibt sich eine Ellipsenbahn, die kreisähnlich oder sehr langgestreckt - bis hin zum Mond - ist. Im Extremfall ergibt sich eine Parabel- oder Hyperbelbahn ohne Wiederkehr. Die Keplerschen Gesetze lassen sich sehr anschaulich demonstrieren.
• Sind die Startparameter (Höhe und Geschwindigkeit) richtig eingestellt, ergibt sich eine geostationäre Bahn, wie sie von vielen Kommunikationssatelliten benutzt wird.
• Nimmt man den Erdmond als dritten Körper hinzu, läßt sich das Wechselspiel der Kräfte sehr anschaulich demonstrieren. Bei zu starker Annäherung an den Mond wird der Satellit von diesem eingefangen und stürzt ab oder wird aus der Bahn gelenkt und beschleunigt (Swing-by-Effekt). Bei entsprechenden Startwerten kann man eine Freiflugkurve um den Mond erreichen ähnlich der, auf der Apollo 13 ohne funktionierenden Antrieb bis zur Erde zurückkam.
• Da hier Geschwindigkeit und Position stets neu berechnet werden müssen, sind für die Teilnehmer der Arbeitsgruppe Kenntnisse aus Physik und Mathematik günstig.