Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

2.3. BAHNSTÖRUNGEN 35
Abbildung 2.6: LAGEOS 1 als
kompakter Laserreflektor [436]
allen gravitativen Einflüssen die Unbedeutendste: damit ist ihr Wert zwar nicht kleiner als der
der anderen Störbeschleunigungen, sie wirkt jedoch ausschließlich radial und bewirkt damit
lediglich eine leichte Veränderung der großen Halbachse bzw. des Radius der Bahn.
§ 111 Einen größeren Einfluss (auch bezüglich des Wertes der Störbeschleunigung) hat die
Abplattung der Erde. Die Erdaplattung hat einen größeren Einfluss auf niedrig fliegende Satelliten
als auf solche in höheren Orbits – in letzterem Fall kommt die Erde der idealisierten
Punktmasse bereits recht nahe, in ersterem dagegen erfährt der Satellit die Abweichungen
von der Idealgestalt. Allerdings ist die Abplattung alleine immer noch keine gute Annäherung
an das Geoid (siehe Abb. 3.70). Diese Kartoffel lässt sich mit Hilfe von Kugelflächenfunkionen
(Legendre Polynom) annähern. Die Einflüsse der Störungen nehmen mit zunehmender Ordnung
der Kugelflächenfunktion ab, siehe Tab. 2.4.
§ 112 Ein weiterer gravitativer Effekt sind die Einflüsse anderer Himmelskörper. Diese sind,
abgesehen von der Anziehungskraft des Mondes auf hoch fliegende Satelliten, zu vernachlässigen.
Die Gravitation dritter Körper ist jedoch für spezielle Bahnen, wie die Aufhängung von
Satelliten im Lagrange-Punkt von Bedeutung und bei Bahnen eingefangener Körper (z.B.
der Komet Levy-Shoemaker 9 im Schwerefeld des Jupiter [404, 745]; teilweise auch beim
planetaren Billard [352, 756], siehe auch Abschn. 2.7.2).
Reibung in der Hochatmosphäre
§ 113 Die durch die Reibung in der Hochatmosphäre bewirkte Kraft ist um so größer, je
niedriger das Orbit des Satelliten, da die Dichte der Atmosphäre mit zunehmender Höhe ungefähr
exponentiell abnimmt.Außerdem hat das Verhältnis von Oberfläche zu Masse (also im
wesentlichen das Verhältnis von Reibungs- zu Trägheitskraft) großen Einfluss: leichte und voluminöse
Satelliten werden stärker abgebremst als kompakte Satelliten wie der bereits zitierte
LAGEOS. Eine Abschätzung des Einfluss der Reibung ist insbesondere für sehr niedrig fliegende
Satelliten schwierig, da sich die Eigenschaften der Hochatmosphäre in Abhängigkeit
von der solaren Aktivität erheblich ändern können. Wie werden in Abschn. 2.3.2 genauer
darauf eingehen.
Strahlungsdruck
§ 114 Hier muss zwischen dem direkten Strahlungsdruck durch die auf den Satelliten auftreffende
solare Strahlung unterschieden werden und dem indirekten Strahlungsdruck, der
durch von der Erde bzw. der Erdatmosphäre reflektierte solare Strahlung entsteht. Beide
Effekte sind für normale Erdsatelliten unerheblich, sie spielen jedoch bei leichten und großen
Satelliten (z.B. die Echo-Ballon-Satelliten 8 ) eine nicht zu vernachlässigende Rolle.
8 Echo [491, 402, 724] ist der erste Kommunikationssatellit der NASA mit einem bestechend einfachen
Konzept: man nehmen einen mit einer Folie beschichteten Ballon mit einem Durchmesser von ca. 30 m.
Wenn beim Start nicht zuviel Restluft enthalten war, entfaltet sich der Ballon im Orbit auf ca. 1600 km
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008