Modulbeschreibung

Titel
Title
Orbital Mechanics
Modulcode
Module Code
OM
Modulverantwortlicher
Responsible Member of Staff
Prof. Dr.-Ing. Bernd Steckemetz
Kompetenzziele des Moduls
Module Competence Goals
Deutsch English
Die Studierenden werden an die mechanischen Grundlagen zur Berechnung von Orbitalbahnen von Raumflugkörpern herangeführt, wobei gleichzeitig ein starker Bezug zu den dabei zum Einsatz kommenden Systemen hergestellt wird. Sie beherrschen die Berechnung von erdnahen, Mond- und interplanetaren Missionen in unserem Sonnensystem hinsichtlich der Bahnmechanik unter Berücksichtigung der Systemanforderungen und der Machbarkeit. Students learn to use the orbital mechanics basics to calcalute space missions of spacecrafts with special emphasis on the required systems. They are able to calculate near earth, moon and interplanetary orbital missions within our solar system under strict regard oft the system requirements and the feasibility limits.
Lehrinhalte
Content
Deutsch English
    1. Einführung
      1. Historischer Überblick zur Bahnmechanik
      2. Aktuelle Anwendung bei der Missionsauslegung
    2. Zweikörperproblem
      1. Kreisbahnen
      2. Allgemeine Lösung
      3. Elliptische Bahnen
      4. Parabolische Bahnen
      5. Hyperbolische Bahnen
      6. Zeit-Systeme
      7. Koordinaten-Systeme
      8. Bahnelemente
    3. Bahnmanöver
      1. Bahnwechsel
      2. Hohmann-Übergang
      3. Bielliptischer Bahnübergang
      4. Bahnebenenwechsel
      5. Kombinierte Manöver
      6. Antriebsbedarf für die Manöver
    4. Beobachtung des Zentralkörpers
      1. Startplatzeinfluss
      2. Bahnstörungen
      3. Bodenspur
      4. Sichtbereich des Raumfahrzeuges
    5. Spezielle Erdumlaufbahnen
      1. Geosynchrone Bahn
      2. Sonnensynchrone Bahn
      3. Molnija-Bahn
      4. Niedrige Erdumlaufbahn
    6. Interplanetare Missionen
      1. Methode der angepassten Kegelschnitte
      2. Vereinfachtes Beispiel
      3. Vorgehensweise bei dieser Methode
      4. Planetenstellung
      5. Auslegung der Übergangsbahn
      6. Auslegung der Abflug-Trajektorie
      7. Auslegung der Ankunft-Trajektorie
      8. Gravitationsunterstützte Maneuver
      9. Umlaufbahn um den Zielplaneten
    7. Flugbahnen zum Mond
      1. Bewegung des Erde-Mond Systems
      2. Flugdauer und Einschussgeschwindigkeit
      3. Einflusssphäre
      4. Methode der angepassten Kegelschnitte für den Flug zum Mond
      1. Introduction
        1. Historical Review of Orbital Mechanics
        2. Actual Spacecraft Mission Design Application
      2. Two-Body Motion
        1. Circular Orbits
        2. General Solution
        3. Elliptical Orbits
        4. Parabolic Orbits
        5. Hyperbolic Orbits
        6. Time Systems
        7. Coordinate Systems
        8. Orbital Elements
      3. Orbital Maneuvers
        1. In-Plane Orbit Changes
        2. Hohmann Transfer
        3. Bielliptical Transfer
        4. Plane Changes
        5. Combined Maneuvers
        6. Propulsion for Maneuvers
      4. Observing the Central Body
        1. Effect of the Launch Site
        2. Orbit Perturbations
        3. Ground Track
        4. Spacecraft Horizon
      5. Special Earth Orbits
        1. Geosynchronous Orbit
        2. Sun-Synchronous Orbit
        3. Molniya Orbit
        4. Low Earth Orbit
      6. Interplanetary Missions
        1. Patched Conic Approximation
        2. Highly Simplified Example
        3. Patched Conic Procedure
        4. Locating the Planets
        5. Design of the Transfer Ellipse
        6. Design of the Departure Trajectory
        7. Design of the Arrival Trajectory
        8. Gravity-Assist Maneuver
        9. Establishing a Planetary Orbit
      7. Lunar Trajectories
        1. Motion of the Earth-Moon System
        2. Time of Flight and Injection Velocity
        3. Sphere of Influence
        4. Lunar Patched Conic
      Dozent/in
      Lecturers
      Prof. Dr.-Ing. Bernd Steckemetz
      Lehr- und Lernmethoden
      Teaching Format
      Seminaristischer Unterricht (SU)
      Lernform
      Study Format
      Präsenzstudium, angeleitetes Selbststudium
      Prüfungsform
      Examination
      Klausur nach Prüfungsordnung
      Prüfungsdauer
      Test Duration
      90 Minuten
      Vorausgesetzungen für die Teilnahme
      Required Experience
      Siehe aktuelle Prüfungsordnung.
      Verwendbarkeit
      Applicability
      Grundlage für etliche folgende Module
      Studentische Arbeitsbelastung
      Hours
      60 + 120
      Präsenzstudium
      Contact Hours per week
      4
      Selbststudium
      Self Study Hours
      120 Stunden
      ECTS-Leistungspunkte
      ECTS-Credits
      6
      Häufigkeit des Angebotes
      Frequency
      1 Mal pro Studienjahr im 2. Semester / Sommersemester
      Sprache
      Language
      English
      Bemerkungen
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      Literatur
      Literature
      AutorTitelVerlagOrtJahrISBN
      Brown, C. D.Spacecraft Mission DesignAmerican Institute of Aeronautics and AstronauticsWashington, DC19981563472627
      Angebot
      Courses
      SemesterStudiengangSWSFormGültigkeitsbeginnGültigkeitsendeWahlpflicht
      2AT4Seminary20132100Wahlpflicht / Required Elective