Stellen wir uns vor, wir hätten einen sehr langen/hohen Turm in den Orbit gebracht. Es ist eine starre Konstruktion, ein paar hundert Kilometer lang, in einer Höhe, in der die Luftreibung völlig vernachlässigbar ist.
Wenn wir es in eine kreisförmige Umlaufbahn bringen - sein Massenmittelpunkt bewegt sich mit genau der richtigen Geschwindigkeit für seine Höhe -, aber wir drehen es in einem zufälligen Winkel zur Oberfläche und lassen es so, wodurch es sich mit einer Umdrehung pro Tag dreht - unter Vernachlässigung der Gezeitenkräfte - würde es natürlich in der gleichen Ausrichtung zur Oberfläche bleiben.
So wird es nicht bleiben. Die linearen Geschwindigkeiten aller seiner Punkte relativ zur Erde sind ungefähr gleich (das untere Ende ist minimal niedriger, das obere minimal höher aufgrund dieses 1RPD-Spins, aber dies sollten vernachlässigbare Unterschiede sein).
Nun bewegt sich das Ende, das sich zufällig in niedrigerer Höhe befindet, langsamer als die für diese Höhe geeignete Orbitalgeschwindigkeit und neigt dazu, nach unten gezogen zu werden. Das andere Ende, das für seine Höhe die Geschwindigkeit der kreisförmigen Umlaufbahn überschreitet, wird nach oben gezogen. Unser Turm beginnt sich zu drehen.
Was ist die stabile Gleichgewichtsposition, in der es still bleiben würde - immer im gleichen Winkel zur Erde gerichtet?
" Schwerkraftgradientenstabilisierung " neigt dazu, lange Massen radial in Bezug auf die Erde auszurichten. Es ist eine Anwendung von Gezeitenkräften. Es ist besonders effektiv beim Halten der Masse in der radialen Ausrichtung; Es bietet nicht viel Dämpfung, sodass ein Satellit, der sich ausschließlich aufgrund von Schwerkraftgradientendrehmomenten in eine radiale Ausrichtung dreht, über diese Ausrichtung hinausschießt und für eine Weile um diese Ausrichtung oszilliert.
Es ist auch nicht der einzige Effekt. Magnetische Drehmomente , auch unbeabsichtigte, können ausreichen, um eine spürbare Wirkung zu erzielen. Aerodynamische Drehmomente sind in der Regel nur dann groß, wenn das Objekt asymmetrisch ist, können aber groß sein, wenn es zB Sonnenkollektoren gibt, die den Flächenmittelpunkt vom Massenmittelpunkt aus anzeigen.
Es kostet Geld, Zeit und Mühe, die Lage der ISS zu kontrollieren. Wenn sie es in eine stabile Ausrichtung hätten bringen können, die alle Anforderungen erfüllt, anstatt es aktiv steuern zu müssen, hätten sie es sicher getan. Das ist also ein Beweis dafür, dass dies ein ziemlich komplexer Bereich für große, funktionale Körper ist.
Andererseits geht es um einen "ein paar hundert Kilometer langen Turm". Schließt man aerodynamische Effekte aus (die Frage lautet: "Luftreibung ist völlig vernachlässigbar", aber das ist in der Praxis schwer vorstellbar: Selbst ein geringer Luftwiderstand erzeugt über Hunderte von Kilometern viel Drehmoment und Biegemoment, aber niemals - nehmen wir es als gegeben an) und es gibt keine aktiven störenden Drehmomente durch große unbeabsichtigte Magnetfelder, Ankünfte / Abgänge von Impulsen usw., dann sollte die Stabilisierung des Schwerkraftgradienten der stärkste verbleibende Effekt sein: Es stabilisiert sich im Radial nach oben -Richtung nach unten.
Organischer Marmor
Pericynthion