Kann ein Raumschiff, welches sich in einem Low Earth Orbit befindet bei jeder Erdumrundung immer den selben Punkt auf der Erdoberfläche überfliegen?
Wir nehmen an, dass es ausreichend Treibstoff gibt.
Wenn dies nicht möglich ist, wieviele Erdumrundungen sind erforderlich, um wieder diesen bestimmten Punkt auf der Erde zu überfliegen?
Für eine Antwort dieser Fragen wäre ich sehr dankbar.
Gruß, Michael
Hallo Michael,
meiner Meinung nach:
a.) Nein!
b.) 72!
Welche Hausaufgabe habe ich jetzt beantwortet?
Grüße
Hallo Tobias,
danke für die Antwort. Es ist keine Hausaufgabe. Ich schreibe eine Geschichte (Hobbyautor) und will vermeiden, dass darin blühender Unsinn steht.
Gruß aus Kiel, Michael
Im LEO (~400km) braucht ein Objekt grob 90min um die Erde zu umrunden. In dieser Zeit dreht sich die Erde auch wieder ein Stück weiter gedreht. Nach 24h (also grob 16 Umrundungen) wird aber der ursprüngliche Punkt wieder überflogen (zumindest ungefähr, genau nur bei SSO). Es gibt aber besondere Punkte auf der Erde und besondere Orbits, die da Ausnahmen bilden. Weiterhin gibt es verschiedene (schwache) Effekte, die die den Orbit langsam in Richtung der Erdrotation drehen lassen. Das wird ausgenutzt, wenn man die Sonnensynchrone Orbits (SSO) wählt.
Wählt man bspw. einen Orbit der die beiden Pole überquert, dann tut er das natürlich bei jeder Umrundung. Genauso kann man einen Orbit wählen, der entlang des Äquators kreist. Hier wird jeder Punkt auf dem Äquator bei jeder Umrundung überflogen.
Ansonsten kannst du natürlich mit Unmengen an Treibstoff so langsam oder schnell fliegen, dass du beliebig oft einen Punkt überfliegst oder über ihm schwebst. Das kann man dann aber nicht mehr Orbit nennen 
Gruß
Hallo Michael,
Ich würde mal unter http://de.wikipedia.org/wiki/Satellitenorbit schauen und hier ist vielleicht der http://de.wikipedia.org/wiki/Molnija-Orbit interessant für die Lösung deines Problems.
Gruß
Eddie
Hallo Michael,
ob ein Punkt auf der Erde bei jeder Erdumrundung überflogen werden kann hängt von 2 Faktoren ab: der Inklination (Winkel zwischen Äquatorebene der Erde und Bahnebene des Raumschiffes) und der Flughöhe bzw. Bahngeschwindigkeit.
Würde ein Raumschiff eine Bahn mit Inklination von 0° haben, also genau über dem Äquator fliegen, dann würde bei jeder Erdumrundung der selbe Punkt überflogen werden können. Bei Inklinationen größer oder kleiner 0° ist das nicht so ohne weiteres möglich, der Energiebedarf für die ständige Bahnänderung (Inklinationsänderung) wäre immens.
Bei Erdbeobachtungssatelliten wendet man deshalb einen Trick an: Man schickt den Satelliten (oder das Raumschiff) auf eine polare Umlaufbahn (Inklination = 90°), also genau von Nord nach Süd oder umgekehrt. Bei diesem polaren Orbit werden bei jeder Umkreisung zumindest 2 Punkte auf der Erdoberfläche überflogen: Der Nordpol und der Südpol. Die Erde dreht sich dabei stetig unter der Satelliten- (oder Raumschiff)bahn weiter, so daß jeder andere Punkt der Erde einmal in 24 Stunden überflogen werden kann.
Eine Andere Möglichkeit wäre ein Geostationärer Orbit (Höhe = 36000 km). Bei diesem Orbit entspricht die Umlaufzeit des Raumschiffes die der Erde, also 24 Stunden, d.h. das Raumschiff wäre ständig über dem selben Punkt der Erdoberfläche. Aber da du von LEO (Low Earth Orbit) gesprochen hast, scheidet diese Möglichkeit wohl aus.
Ich hoffe diese Antwort hilft Dir weiter. Falls Fragen oder Anmerkungen auftauchen stehe ich gern zur Verfügung.
Beste Grüße und guten Flug 
Sascha
Moin Michael,
zunächst einmal muss man klarstellen, dass die Erde sich um die eigene Achse dreht, klar ist das nichts Neues, aber dem Satteliten/Raumschiff ist das völlig egal. Es dreht sich um die Erde, so als würde sie starr stehen. Die Geschwindigkeit, mit der ein Sattelit die Erde umkreist ohne dabei an Höhe zu verlieren oder zu gewinnen ist abhängig von der Entfernung zur Erde, da die Erdanziehungskraft mit der Entfernung abnimmt, benötigt man weniger Zentrifugalkraft um diese zu überwinden, also weniger Geschwindigkeit. Die Umlaufzeit variiert also mit der Höhe über der Erde, ein naher Sattelit umrundet die Erde schneller als ein ferner Sattelit.
Setzt man nun einen Satteliten in die Bahn, mit einer bestimmten Geschwindigkeit und Höhe, würde dieser immer über den gleichen Punkt fliegen, wenn die Erde starr werde, da er eine Kreisbahn im Querschnitt fliegt (!er fliegt Großkreise!). Das Problem ist jedoch, dass sich die Erde unter ihm „wegdreht“, da sie um ihre eigene Achse rotiert. Demnach ist es wahrscheinlich, dass ein Raumschiff nicht den gleichen Punkt bei jeder Umrundung umfliegt. So ist es auch bei der ISS der Fall. Nun gibt es aber eine Ausnahme.
Die Raumfahrtexperten sind sehr gute Rechenkünstler und sie können einen Satteliten genau in der Höhe zur Erde platzieren, dass er die Erde in 24 Stunden umrundet. In der Zeit hat sich also auch die Erde einmal komplett gedreht. Ergebnis? Der Sattelit / das Raumschiff überfliegt immer den gleichen Punkt.
Platziere ich einen Satteliten so, dass er den Äquator umrundet kann ich ihn ebenfalls so platzieren, dass er 24 Stunden für eine Erdumrundung benötigt. Ergebnis? Der Sattelit ist geostationär, das heißt er behält seine Position immer über einem Punkt. Dies wird zum Beispiel bei GPS genutzt. Wenn man ein wenig darüber nachdenkt fällt einem auch auf, dass dies nur am Äquator möglich ist, mit einem Satteliten, der von Ost nach West wandert, da dies der einzige Großkreis auf der Erde ist, der von Ost nach West geht.
Nun gibt es eigentlich keine Antwort auf deine Frage, denn ich könnte den Satteliten auch so platzieren, dass er 12 Stunden für eine Umrundung benötigt. Einfaches Ergebnis, er benötigt zwei Umrundungen, damit er den gleichen Punkt überstreicht, da sich die Erde nach 2 Umdrehungen einmal um ihre eigene Achse gedreht hat. Bei 6 Stunden sind es 4 Umrundungen. Bei 3 Stunden sind es 8 Umrundungen usw. Nehme ich irgendeine krumme Zahl kann es sein, dass es Jahre dauert, bis der Sattelit den gleichen Punkt überstreicht, da es das kleinste gemeinsame Vielfache aus Umrundungszeit des Satteliten und Erdrotationszeit ist.
Ich hoffe, ich konnte es einigermaßen verständlich erklären.
Liebe Grüße aus Arizona
Phil
Es tut mir Leid, dazu kann ich leider nichts sagen.
Schau mal in „Raumflugmechanik“ von Schlagerl und Steiner (Springer Verlag) nach, damit solltest du weiterkommen.
Gruß
Joe
Klingt interessant …
Noch eine Ergänzung: Für Raumschiffe/Satelitten ist die Umlaufzeit abhängig von der Höhe. Im GEO ist diese die Winkelgeschwindigkeit von Erde und Satellit identisch. (LEO ist niedriger daher „dreht sich der Satellit“ schneller) Da du keine genaue Höhe angegeben hast, gilt die Lösung für eine Umlaufzeit von ca. 100 min (Quelle Wikipedia).
… weiterhin viel Erfolg beim schreiben.
Hallo Michael,
soweit ich weiß, ist es einem Raumschiff,
genau wie Nicht-Stationären Satelliten auch,
durchaus möglich, nach einer oder mehreren Erdumrundungen
den selben Punkt wieder zu umfliegen,
da die Bewegung der Erde für Satelliten
praktisch keine Rolle spielt.MfG, Bluesky787