Frage von Funmichi, 21

Kreisen im weltraum kleine mikropartikel um raumschiffe?

Antwort
von gfntom, 5

eine Kreisbewegung ist (im Gegensatz zu einer linearen Bewegung) eine Bewegung, die ständig beschleunigt wird (nämlich zum Mittelpunkt der Kreisbahn hin):

Damit so eine stabile Kreisbahn entsteht, müssen die Kräfte im Gleichgewicht sein: die Gravitationskraft zum Mittelpunkt hin und die Zentrifugalkraft nach außen. Zentrifugalkraft setzt eine Geschwindigkeit voraus - ist diese zu groß, fliegt das Teilchen davon, ist sie zu klein "stürzt" das Teilchen ab auf das Raumschiff. Da so Raumschiffe nicht kugelförmig sind, sind die Kraftverhältnisse zudem an jedem Punkt der fiktiven Kreisbahn unterschiedlich.

Es gibt also praktisch keine Möglichkeit, dass so eine Umkreisung stattfindet.

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 5

Im Prinzip sollte das so sein. Du musst nur bedenken, dass die Gravitation extrem schwach ist. Nehmen wir den Envisat, der der schwerste bislang gewesen sein soll. Der war beim Start M = 8211kg schwer und hatte ein Volumen von V = 25m×10m×7m = 1750m³.

Der Einfachheit halber stellen wir es uns kugelförmig vor und rechnen

(1) V = (4π/3)r³ ⇔ r = ³√{3V/4π} ≈ 7,5m,

sodass in dem Fall ein Orbit mit einem Radius von 10m und kleiner möglich wäre. Die Masse liefert

(2) G·M ≈ (2/3)×10⁻¹⁰m³/[kg·s²]·8211kg ≈ 5,5×10⁻⁷m³/s²

und bei 5m Radius ist das ungefähr

(3) g = G·M/r² ≈ 2,2×10⁻⁸m/s².

Ein Körper auf einem solchen Orbit hat die Geschwindigkeit

(4) v = √{g·r} ≈ 3,3×10⁻⁴m/s  = 0,33mm/s

und die Winkelgeschwindigkeit


(5) ω = √{g/r} ≈ 6,6×10⁻⁵s⁻¹


und damit die Periodendauer
(6) T = 2π/ω ≈ 9,5×10⁴s,
also etwas mehr als einen Tag.

Vermutlich werden aber besonders bei leichten Partikeln andere Kräfte »dazwischenfunken«, beispielsweise der Sonnenwind.

Multipliziert man nämlich die in (3) erwähnte Beschleunigung mit einer geringen Masse, sagen wir, 1g, dann bekommen wir die winzige Kraft von 2,2×10⁻¹¹N, praktisch nix, jedenfalls so wenig, dass das System extrem störanfällig ist.

Wenn da was einen Satelliten aufgrund von Graviation umrundet, dann eher ein Steinbrocken als ausgerechnet ein kleines Staubteilchen.

Antwort
von einfachsoe, 13

Es mag bestimmt das ein oder andere Atom geben, dass dies macht, dann aber wohl kaum aufgrund der Gravitation.

Das Weltall ist nicht wirklich "leer". Dort gibt es viele Teilchenströme. Durch Zufall gibt es bestimmt mal ein paar Teilchen, die ein paar Umrundungen schaffen.

Soweit vermute ich es.

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