Wie wird die Geschwindigkeit eines Objekts im Weltraum gemessen? Und was noch wichtiger ist: Wie misst man seine eigene Geschwindigkeit im Weltraum? Auf der Straße verwenden wir einen Tachometer, der uns die Geschwindigkeit leicht anzeigt. Wie wird es im Weltraum gemacht?
Die Hauptfrage ist "relativ zu was?"
Für Raumsonden und dergleichen sind die Geschwindigkeiten, auf die es ankommt, entweder in Bezug auf die Erde, das/die Zielobjekt(e) (Mars, irgendein Asteroid, Raumstation usw.) und/oder die Sonne (oder das Baryzentrum des Sonnensystems). . Diese Geschwindigkeiten werden meist durch Dopplerverschiebungen gemessen
Funkwellen, die von einem Radar der Sonde ausgesendet und von der Oberfläche eines Ziels reflektiert werden
das Kommunikationssignal zwischen Sonde und Erde (siehe zum Beispiel das Deep Space Network ).
Andere Methoden wurden verwendet (Bildanalyse zwischen aufeinanderfolgenden Bildern, die von der Raumsonde aufgenommen wurden, die Temperatur des Hitzeschilds beim Eintritt in die Atmosphäre usw.), aber diese sind alle viel ungenauer als Doppler-Messungen.
Weltraumteleskope messen die Rotverschiebung zu einem Objekt (Stern, Galaxie usw.) (was Doppler sehr ähnlich ist), was eher ein Hinweis darauf ist, wie schnell sich dieses Objekt in Bezug auf das gesamte Sonnensystem bewegt , als nur auf den Weltraum Fernrohr. Es werden auch Parallaxenmethoden verwendet (siehe Antwort von @IgnacioVazquez-Abrams), aber solche Methoden können nur für relativ nahe Objekte verwendet werden (die Parallaxe für die meisten Galaxien ist zu klein, um sie zu messen).
Andere Methoden umfassen Cepheid-Variablen und natürlich die berühmten Supernovae vom Typ 1a , die verwendet wurden, um zu dem Schluss zu kommen, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt. Aber dies sind in erster Linie Entfernungsmaße und nur grobe Geschwindigkeitsmaße – für Objekte in großen Entfernungen ist die Rotverschiebung die einzige genaue Methode, um die Geschwindigkeit in Bezug auf diese Objekte zu messen .
Galileo Galilei hatte eine ähnliche Frage wie Sie. Nur fragte er damals, wie man die Geschwindigkeit des Schiffes misst, auf dem man sich bewegt.
Er kam zu folgendem Schluss: Man kann die Geschwindigkeit des Schiffes nicht messen, wenn man nicht aus dem Schiff hinausschaut – zu den Sternen, vorbeiziehenden Inseln und so weiter. Das nennen wir heute das Relativitätsprinzip von Galileo.
Zurück zu Ihrer Frage - wenn nichts um Sie herum ist und Sie auch keine Sterne von Ihrem Raumschiff aus sehen (wegen Staub herum) und Ihre Geräte keine Felder um das Schiff herum registrieren (magnetisch und elektrisch), gibt es keinen Weg um deine Geschwindigkeit zu messen :)
Relativität bedeutet, dass Geschwindigkeit als Begriff immer jemand anderen braucht, jemanden, mit dem diese Geschwindigkeit berechnet wird - im praktischen Leben ist es immer der Boden.
Wenn ich ein Schiff habe und mich bewege, gibt es noch keine Geschwindigkeit, Geschwindigkeit erscheint, wenn sich mein Schiff durch etwas bewegt - Planetensystem, Sternensystem, Galaxie und so weiter.
Zusammenfassend ist die Geschwindigkeit (wie auch viele andere Dinge im Leben) immer relativ und nicht absolut .
Die Parallaxe mit verschiedenen Objekten wird gemessen, und bekannte Entfernungen werden verwendet, um Ihre Position in 3 Dimensionen zu zwei Zeitpunkten zu triangulieren. Da Sie sowohl die räumliche Verschiebung als auch die zeitliche Verschiebung haben, können Sie einfach dividieren, um die Geschwindigkeit zu berechnen.
Eine Möglichkeit, die Geschwindigkeit eines Objekts im Raum zu messen, besteht darin, zu sehen, wie schnell es sich vor einem beleuchteten Hintergrund bewegt. Zum Beispiel bewegt sich Merkur vor der Sonne. Wir konnten einen schwarzen Fleck (Merkur) sehen, der sich über die helle Sonne bewegte, und aufzeichnen, wie lange es dauerte. Dann könnten wir sagen, dass es dauert Sekunden, die Merkur benötigt, um die Sonne zu überqueren. Wenn wir auch mehr Informationen über ihre Größe wüssten, könnten wir diese Geschwindigkeit von Merkur in km/h umrechnen. Diese Seite bietet mehr analytische Möglichkeiten, um das zu berechnen, wenn Sie daran interessiert sind, wie sie bestimmte Zahlen erhalten.
Außerdem könnten wir, wenn wir auf einem Raketenschiff sind und durch den Weltraum fliegen, aus dem Fenster schauen und in gewisser Weise dasselbe tun, indem wir Planeten und Sonnen betrachten und sehen, wie schnell wir an ihnen vorbeifliegen. Oder wir könnten immer noch km/h bekommen, selbst wenn das Raketenschiff keine Fenster hätte. Wenn wir wissen, wie viel Kraftstoff wir im Laufe der Zeit verbrauchen, könnten wir das in km/h berechnen. Es ist wie beim Auto, es hat ein eingebautes System, um festzustellen, wie schnell Sie fahren ... es schießt keinen Laser auf die vorbeifahrende Landschaft, um die Geschwindigkeit zu bestimmen.
Eine Möglichkeit besteht darin, Ihre Geschwindigkeit relativ zu den Ionen um Sie herum zu messen. Flugzeuge in den frühen Tagen hatten das gleiche Problem. Sie verwendeten Ventura-Rohre, bei denen der Luftdruckabfall eine Funktion der Geschwindigkeit war. Dies war Luftgeschwindigkeit, nicht Bodengeschwindigkeit. Ein Rückenwind bedeutete, dass ihre Fluggeschwindigkeit genau war. Sie führten punktuelle Kontrollen an Orientierungspunkten durch, um die Luftgeschwindigkeit abzuschätzen. Der Weltraum ist voller Ionen. Ich weiß nicht wie, aber vielleicht würden diese Ionen, wenn sie durch eine Kupferspule gingen, einen Strom induzieren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, mehrere GPS-Salliten in unterschiedlichen Entfernungen um die Sonne zu platzieren und das Signal in 360 Grad zu senden.
Rody Oldenhuis