Abenteuer-Universum

Hi, ich hab heute mal bissl gelesen und überlege gerade, wie geeignet Lagrange Punkte für Raumstationen oder ähnliches sind.
Ist es sinnvoll eine Station oder Fähre in einem gravitationalen Potentialkessel zu stationieren? Man denke dabei an die vielen Steinchen, Geröll und Abfall die dort möglicherweise mit erhöhter Geschwindigkeit kreisen.

Ich meine schon, dass dieses Vorhaben einen Sinn haben könnte.
Z.B. eine Station auf dem Weg zum Mond. Die könnte man als "Tankstelle" nutzen. Oder wenn man es einmal schafft, Material, das vom Mond abgebaut wurde (z.B. Helium-3) mit einem Massetreiber so zu beschleunigen, dass es bis zu dieser Station fliegt. Von dort aus könnte es dann zur Erde transportiert werden.
Jedenfalls könnten die Transportkosten so etwas reduziert werden. Für den dauerhaften Aufenthalt von Menschen ist das aber eher ungeeignet aufgrund der fehlenden Gravitation.

Gruß
gravi

Es ging mir eher darum, daß eben genau die nicht möglich sein könnte. Stell dir vor, wieviele Partikel dort ohne festen Orbit mit extrem hohen Geschwindigkeiten herumwuseln und dir ein nettes Loch in deine Stationspanzerung schlagen würden.
Die Chance, daß Partikel die sich in dem Potentialtopf verirren und Fluchtgeschwindigkeit durch eine kleinere Kollision verloren haben immer noch nahe der maximalen Geschwindigkeit sind halte ich für höher als im Gravitationfeld der Erde.
Im Gravitationsfeld der Erde sind die meisten Partikel bereits mit Kollision mit dem Hauptkörper bereits heraus gefiltert(durch inelastischen Stoß die Durchschnittsgeschwindigkeit aller Partikel angenommen).
Die meisten Partikel, die im Lagrangepunkt durch sekundäre Planeten abgebremstwurden und deshalb ohne Notwendigkeit einer Kollision einen höchst elyptischen Orbit im LRP angenommen haben, sind vermutlich immer noch ca an der maximalen Geschwindigkeit, mit der ein "Orbit" dort noch möglich ist.

Somit wäre eine Raumstation an L4 und L5 meiner Meinung nach extrem unwahrscheinlichen/seltenen Kollisionen mit Steinchen und ähnlichem ausgesetzt. Zwar sind diese selten, jedoch mit maximaler kinetischer Energie.
Wie schätzt ihr die Sache denn ein?

Es gab m.W.n. bereits Sonden an bzw. in der Nähe der Lagrange-Punkte.

Wichtig, nur L4 und L5 sind stabil: http://de.wikipedia.org/w/index.php?tit ... 0316233553

An den instabilen Lagrange-Punkten L1-L3 müsste man halt mit Steuerdüsen arbeiten, wenig Treibstoff sollte auch dort schon für ein paar Jahre ausreichen.

@Skeltek:
Ich bin jetzt nicht sicher ob es noch einen großen Unterschied macht, ob ein Objekt nun z.B. mit 5 km/s oder mit 10 km/s einschlägt und dabei verdampft?
Ich bin mir auch noch nicht sicher ob das wirklich zutrifft, was du vermutest, nämlich dass die Geschwindigkeit von Körnchen an diesen Punkten (weiter von der Erde weg) größer ist als in Erdnähe.

Was macht ein Körnchen, das aus den tiefen des Sonnensystems kommt und der Erde sehr nahe kommt?
Es wird ja zusätzlich noch vom Erdgravitationsfeld beschleunigt (zusätzlich zum Gravfeld der Sonne).
Ich bin dabei nur nicht sicher, ob das ins Gewicht fällt? Denn das Feld der Erde ist im Vergleich sehr schwach, die relevante Beschleunigungsphase bei Annäherung ist relativ klein (im Vergleich zu dem, was das Sonnengravfeld in diesem Falle bewirkt).

Die meisten Satelliten haben aber eh nur eine Gebrauchsdauer von wenigen Jahren. Wenn man Glück hat wird man in dieser kurzen Zeitspanne nicht von größeren Körnchen getroffen - wenn man Pech hat, hat man eben Pech, das ist auch schon passiert.

Jedenfalls ist es in der Nähe der Erde viel gefährlicher, weil dort jede Menge selbstproduzierter Weltraumschrott herumirrt.
Dennoch können wir dort noch erfolgreich Satelliten positionieren und nutzen, wir können auch Sonden quer durchs Sonnensystem schicken, warum also nicht auch an den Lagrange-Punkten etwas positionieren?

In gefährlichen Bereichen könnte man die Satelliten auch durch eine verstärkte Panzerung schützen. Das ist zwar teuer und aufwendig, aber nicht unmöglich.

Zum Glück gibt es ja auch gar nicht mehr so viele herumirrende Teilchen, das Sonnensystem ist doch recht leergefegt. Ganz kleine Körnchen haben eh keine stabile Umlaufbahn und stürzen früher oder später in die Sonne bzw. werden vorher verdampft und noch kleinere Partikel werden einfach vom Sonnenwind weggeblasen. Jupiter fungiert auch als "Staubsauger" und schützt so das innere Sonnensystem.

Viele Grüße
seeker

Ich frage mich gerade, weshalb Teilchen ausgerechnet die in die Lagrangepunkte fallen sollten.
Wobei ich gerade von den kleineren Körpern spreche. Ist es nicht viel wahrscheinlicher, dass diese längst vom nächstbesten Gravitationsfeld eingefangen wurden und als "Sonnen- oder Erdfutter" dienen?

Sicherlich können Teilchen an diesen Stellen beachtliche kinetische Energien aufweisen, aber ich meine es müssten relativ "saubere" Orte sein.

Gruß
gravi

L4 und L5 sind Potentialtöpfe., Genauso wie das Gebiet um L3 herum. L3 ist nur eine Potential"hügel" innerhalb eines Potentialtopfes.
Ich bin davon überzeugt, daß Objekte möglich sind, die nur knapp unzureichend Energie haben um den Potentialtop um L4 oder L5 ja sogar vermutlich dem riesigen Potentialtop um L3 herum(der L4 und L5 einschließt) zu entkommen und relativ hohe Geschwindigkeiten bei Annäherung and ein Potentialtief(L4 oder L5) annehmen können.
Ich habe mal im Bild unten den Potentialtopf um L3 herum markiert. Meiner Meinung nach gibt es dort kaum Material, das die kinetische Energie eines hineingeratenden Asteroiden oder Gesteinsbrockens abbremsen könnte.

Gruß, Skel

ps: Wie ich eben rausgefunden habe gibt es tatsächlich bereits Objekte, die sich auf sogenannten Hufeisenumlaufbahnen bewegen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Hufeisenumlaufbahn

ps: Habe beim rumklicken extrem interessante Sachen entdeckt. zum Beispiel sollte man mal nach dem Bahnverhalten von Epimetheus und Janus googeln (eeeecht toll die Sache )
noch ein interessanter link: http://www.astro.uwo.ca/~wiegert/3753/3753.html (hier sollte man sich mal UNBEDINGT die MPEG Videos angucken; so chaotisch das auch im ersten Video aussieht mit den vielen Planeten, ist die Umlaufbahn wirklich einfach mit dem der Erde verlinkt)

Skeltek hat geschrieben:L4 und L5 sind Potentialtöpfe.

Stimmt

Skeltek hat geschrieben:Genauso wie das Gebiet um L3 herum. L3 ist nur eine Potential"hügel" innerhalb eines Potentialtopfes.

Nein, L1 - L3 sind ein Sattelpunkte

tomS hat geschrieben:

Skeltek hat geschrieben:Genauso wie das Gebiet um L3 herum. L3 ist nur eine Potential"hügel" innerhalb eines Potentialtopfes.

Nein, L1 - L3 sind ein Sattelpunkte

Mir ist das Wort nicht eingefallen ^^
Topf=Tal
Hügel=Sattel (hatte nur die zweidimensionale Zylinderfläche mit Abstand r zur Sonne betrachtet)

Skeltek hat geschrieben:

tomS hat geschrieben:

Skeltek hat geschrieben:Genauso wie das Gebiet um L3 herum. L3 ist nur eine Potential"hügel" innerhalb eines Potentialtopfes.

Nein, L1 - L3 sind ein Sattelpunkte

Mir ist das Wort nicht eingefallen ^^
Topf=Tal
Hügel=Sattel

Ok, ein Potentialtopf, ist für mich anschaulich das Gebiet um ein lokales/globales Minimum einer Potenzialfunktion, oder Potenzialfeld. Somit also an der untersten Stelle ein Extrempunkt.
Ein Sattelpunkt ist für mich ein Punkt, an dem die 2te Ableitung null wird und damit kein Extrempunkt(Weder Minimum noch Maximum).
Und Hügel hört sich stark nach Maximum an .

*edit* gerade das Bild dazu gesehn, hätte ich mir das anschaulich auch sparen können ...

Du musst dir das mindestens dreidimensional klarmachen.

Ein Potentialtopf hat ein Minimum in x-Richtung und in y-Richtung (am selben Punkt).

Ein Sattel hat ein Minimum in x-Richtung, jedoch ist genau dieser Punkt ein Maximum in y-Richtung.

Grüße
seeker

Es ist eben kein Minimum bzw. Maximum, wenn man die Funktion 3 dimensional betrachtet. Nur wenn du einzelne Ebenen rausschneiden würdest, wäre es ein Extrempunkt.

siehe z.B. hier: http://en.wikipedia.org/wiki/Saddle_point

@Seeker: ein Sattel wäre es im zweidimensionalen, was wir haben hat ein Minimum in 2 Richtungen und ein Maximum in der dritten dimension. Was ist die höherdimensionale Entsprechung von Sattel?
Ich glaub ich bleib bei meiner Projektion auf den Bahnkreis der Erde ^^

Ein Hyperbolisches Paraboloid->http://de.wikipedia.org/wiki/Hyperbolisches_Paraboloid. Was man auch als Sattelpunkt bezeichnen kann.
Ein Sattelpunkt ist wenn die 2te Ableitung null wird. Im höher dimensionalen ist die Hesse-Matrix die analoge 2te Ableitung, wenn die dann weder ganz positiv noch negativ ist, ist es ebenfalls ein Sattelpunkt oder auch hyperbolischer Punkt genannt. Das sind aber eben keine Extrempunkte, da die Funktion in den anderen Raumrichtungen diese Punkte über bzw. unterschreitet. Demzufolge, sollte man auch nur davon sprechen, das bestimmte Kurven auf dieser Funktion ein Minimum oder Maximum haben, die Funktion selber hat keins...

ps:

tomS hat geschrieben:siehe z.B. hier: http://en.wikipedia.org/wiki/Saddle_point

erklärt eigentlich schon alles