Wie funktioniert die Schwerkraft-Gradienten-Stabilisierung?

Ich verstehe, dass es aufgrund des Schwerkraftgradienten eine stabilisierende Kraft gibt. Was ich mir nicht sicher bin, ist der Stabilisierungsteil. Wie funktioniert es?

Für mich sieht es so aus, als würde diese Gezeitenkraft das Fahrzeug nur dazu bringen, wie ein Pendel um die stabile Ausrichtung hin und her zu schwingen. Was würde dieses Schwingen dämpfen?

Antworten (1)

Diese Antwort und der ausgezeichnete Artikel Gravity Gradient Stabilization of Earth Satellites erklären, dass Sie eine Art Dämpfer verwenden müssen, bei dem Reibung oder andere verlustbehaftete Prozesse langsam Rotationsenergie absorbieren, wie ein verlustbehaftetes Pendel, das langsamer wird.

Eine Einschränkung ist, dass sich das Raumfahrzeug im Endzustand jedes Mal, wenn es um die Erde kreist, tatsächlich einmal dreht, sodass eine Seite des Raumfahrzeugs immer in die Nadirrichtung zeigt.

Siehe auch diese Antwort und die umfangreiche Reihe von Kommentaren darunter.

Dies kann beispielsweise mit einem Gewicht an einem Ausleger mit Feder und Dämpfer oder mit dem Durchfluss von viskosen Flüssigkeiten in gekrümmten Rohren erfolgen

Zwei Zwecke, denen der Schwerkraftgradient dient, sind:

  1. Bereitstellen einer nicht symmetrischen Rückstellkraft, so dass die Rotationsgeschwindigkeit des Raumfahrzeugs eine nicht gleichförmige oder oszillierende Komponente aufweist. Dadurch wird der Dämpfer bei jedem Umlauf hin und her angeregt, um Reibung zu erzeugen.
  2. Definieren Sie den endgültigen Ausrichtungs-/Lagezustand mit der niedrigsten Energie (immer nach unten zeigend, während er umkreist), wenn der Dämpfer die Absorption der Rotationsenergie beendet hat. Dies dauert in der Größenordnung von Tagen oder Wochen, hängt jedoch stark von den Details des Designs ab.

Der Rotationsdrehimpuls des Raumfahrzeugs hingegen schwappt (wird ausgetauscht) ständig mit dem Drehimpuls der Erde relativ zum Massezentrum Erde-Raumfahrzeug auf einer Zeitskala von Stunden hin und her, sodass es keine Probleme mit dem Erhaltungsgesetz gibt .

Dies ist eine ziemlich spartanische Antwort; Sie können gerne Links zu anderen anwendbaren Antworten oder Referenzen hinzufügen oder eine andere Antwort hinzufügen, die einige spezifische Dämpfungsmechanismen veranschaulicht.
"Der Drehimpuls des Raumfahrzeugs hingegen schwappt (wird ausgetauscht) ständig mit dem Drehimpuls der Erde hin und her" Ist es wirklich die Erdrotation? Ich meine, die Gravitationskraft ist radial, sodass sie die Erde nicht drehen kann (wenn wir davon ausgehen, dass es sich um eine perfekte Kugel handelt). Ich denke, es ist stattdessen der Bahndrehimpuls, oder?
@ Calmarius, das ist die andere Gezeitenkraft . Ich habe diesen Satz aktualisiert, danke!
Also ... man stabilisiert das Raumschiff im Grunde, indem man es erhitzt. Ziemlich cool :-)
@EverydayAstronaut das ist richtig!
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