In welcher Höhe verschwinden die Auswirkungen des atmosphärischen Widerstands vollständig?

Hilfreiche Fakten über Umlaufbahnen. Um eine Umlaufbahn anzuheben, benötigen Sie eine Kraft, die "von hinten drückt", deren Nettowirkung Sie in die prograde Richtung beschleunigt. Für kreisförmige Bahnen kann man das die nennen$+\theta$oder tangential oder$\mathbf{\hat{v}}$Richtung. Dieser Schub von hinten verlangsamt Sie entgegen der Intuition um einen Betrag, der dem vermittelten Delta-V entspricht, erhöht jedoch Ihre Umlaufbahn.

Der Widerstand beschleunigt Sie tatsächlich , indem er gegen Sie drückt, senkt jedoch Ihre Umlaufbahn.

Der Luftwiderstand drückt immer genau in die entgegengesetzte Richtung Ihrer Bewegung, denn das ist die Definition. Aerodynamische Effekte auf Raumfahrzeuge in Richtungen senkrecht zu Ihrer Geschwindigkeit (radial oder außerhalb der Ebene) werden als Auftrieb bezeichnet .

Das Problem beim Vergleich des Luftwiderstands mit den Auswirkungen des Sonnenwinds oder des Photonendrucks besteht darin, dass sich diese Partikel und Photonen so viel schneller bewegen als die Bewegung des Raumfahrzeugs um die Erde oder die Bewegung des Raumfahrzeugs plus der Erde um die Sonne. Diese Effekte könnten an einem Punkt in der Umlaufbahn prograd und eine halbe Umlaufbahn später rückläufig sein und sich schließlich in einigen Fällen im Wesentlichen ausgleichen.

Es ist also ein bisschen ein Vergleich von Äpfeln mit Birnen.

Allerdings hat der Autor in der unten stehenden Grafik versucht, Beschleunigungen, die durch verschiedene Effekte verursacht werden, in einer Art Größenordnung darzustellen. Beispielsweise ist in einer Höhe von etwa 1300 km die Beschleunigung durch den Sonnenstrahlungsdruck etwa gleich groß wie die durch den Luftwiderstand bei maximaler Sonnenaktivität. Der Widerstand in großer Höhe wird durch die Erwärmung und Ausdehnung der Atmosphäre durch Partikel von der Sonne dramatisch moduliert, also werden beide tatsächlich von der Sonne verursacht , obwohl einer auch die Atmosphäre betrifft.

Unten ist meine Antwort auf die Frage Die Sortierung von Störeffekten nach der Leistung ( auch hier verwendet) entlehnt .

Ich habe die folgende Handlung in dem Buch Satellite Orbits gefunden; Modelle, Methoden, Anwendungen von Oliver Montenbruck und Eberhard Gill, Springer, 2000. Abbildung und Beschreibung sind auch in Google Books zu finden . Es ist eine Momentaufnahme von geringer Qualität, aber es ist schwierig, ein Dutzend verschiedener Abhängigkeiten über 20 Größenordnungen zu erfassen, ohne das Ganze zu zeigen.

Hier ist der Text, der die Figur ausführlicher bespricht:

Die Auswirkung verschiedener Störungen als Funktion des geozentrischen Satellitenabstands ist in Abbildung 3.1 dargestellt. Für die Berechnung des Einflusses des atmosphärischen Widerstands auf kreisförmige erdnahe Satellitenumlaufbahnen wurden exosphärische Temperaturen zwischen 500 K und 2000 K (vgl. Abschn. 3.5) angenommen. Das Flächen-zu-Masse-Verhältnis, das bei der Berechnung von Nichtgravitationskräften verwendet wird, beträgt 0,01 m ² /kg. Für speziell konstruierte geodätische Satelliten wie LAGEOS kann der entsprechende Wert um ein bis zwei Größenordnungen kleiner sein. Die Störungen aufgrund verschiedener Geopotentialkoeffizienten Jn,m und der lunisolaren Anziehung wurden von Milani et al. (1987). Zu Vergleichszwecken sei erwähnt, dass eine konstante Radialbeschleunigung von 10 ^-11 km/s ²verändert die große Halbachse eines geostationären Satelliten um etwa 1 m.

Neben den oben genannten Kräften sind in Abb. 3.1 verschiedene kleinere Störungen betrachtet, die Beschleunigungen in der Größenordnung von 10 ^-15 bis 10 ^-12 km/s ² erzeugen . Die meisten sind auf den Strahlungsdruck zurückzuführen, der aus dem von der Erde reflektierten Sonnenlicht (Albedo) sowie relativistischen Effekten und den Gezeiten der festen Erde resultiert.