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Berechnung der Gesamtenergie eines Satelliten in der Erdumlaufbahn

Befindet sich ein Satellit auf einer Erdumlaufbahn so setzt sich seine Energie aus der kinetischen und der potenziellen Energie zusammen:



E Bahn = E kin + E pot


Die kinetische Energie ist abhängig von seiner Bahngeschwindigkeit:

E kin = 1 2 m s v 2


und die potentielle Energie entspricht der Arbeit, die nötig ist um ihn in seine Bahn zu schießen. Dabei gilt aber, dass der Bezugspunkt der potentiellen Energie im unendlichen liegt:

E pot = γ ⋅ m S ⋅ m E ⋅ 1 r 1 − 1 r 2


Dabei ist mE die Erdmasse und mS die Masse des Satelliten.
Mit r1 = ∞ und r2 = rS ergibt sich:

E pot = − γ ⋅ m S ⋅ m E ⋅ 1 r S

E Bahn = 1 2 ⋅ m S ⋅ v S 2 − γ ⋅ m S ⋅ m E ⋅ 1 r S


Die Geschwindigkeit v kann ersetzt werden durch:

v = γ m E r S


Diese Formel hatten wir vor kurzem hergeleitet.

E Bahn = 1 2 ⋅ m S ⋅ γ m E r S 2 − γ ⋅ m S ⋅ m E ⋅ 1 r S


und nach Auflösen der Wurzel:

E Bahn = 1 2 ⋅ γ ⋅ m E ⋅ m S ⋅ 1 r S − γ ⋅ m S ⋅ m E ⋅ 1 r S


Das kann zusammen gefasst werden zu:

E Bahn = − 1 2 ⋅ γ ⋅ m S ⋅ m E ⋅ 1 r S


Diese Formel beschreibt die Energie des Satelliten auf seiner Bahn – sie wird deshalb auch einfach kurz Bahnenergie genannt.

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