Kursinhalt

In diesem Kurs lernen Sie die Dynamik von künstlichen und natürlichen Himmelskörpern kennen, verstehen die Planung, Berechnung und Visualisierung des Flugs von bemannten und unbemannten Raumfahrzeugen zum Mars und bestimmen Flugbahnen und Flugzeiten von Raumfahrzeugen. Der Kurs führt in das Online-System Horizons der NASA ein, um die Zustände von Himmelskörpern zu ausgewählten Zeitpunkten zu bestimmen, und stellt einen Spaceflight Navigator und zwei Python-Programme zur Verfügung, mit denen Sie alle vorgestellten weltraumdynamischen Berechnungen und Visualisierungen bequem, schnell und unterhaltsam durchführen können.
Der Kurs besteht aus fünf Hauptkomponenten:
1. Grundlagen der Orbitalmechanik
2. Berechnung der Reisezeit zum Mars und der Umlaufbahnen von Raumfahrzeugen um Erde und Mars
3. die Flugbahnen für den Abflug von der Erde und die Ankunft auf dem Mars
4. interplanetare Reise von der Erde zum Mars

5. die Dynamik von Raumfahrzeugen in einer Umgebung mit künstlicher Schwerkraft

Lernziele

  Nach erfolgreichem Abschluss aller Komponenten haben die Kursteilnehmer:innen die folgenden Kompetenzen erworben.

• Verständnis der Bewegung von Himmelskörpern im Weltraum auf der Grundlage der drei Keplerschen Gesetze der Planetenbewegung, des Newtonschen Gesetzes der universellen Gravitation und der Newtonschen Gesetze der Dynamik
• Verständnis des herrschenden Raumflugsystems und repräsentativer Lösungen in dimensionaler und nichtdimensionaler Form, einschließlich der Erhaltung der gesamten mechanischen Energie und des Drehimpulses  
• Planung von Missionen zum Mars und Bestimmung von Flugbahnen und Flugzeiten für vollständige Missionen, einschließlich der Reise zum Mars und der Rückkehr zur Erde
• Aneignung der Konzepte von Bahnexzentrizitäten, planetarischen Einflusssphären und Auswirkungen der Gravitationsfelder nicht nur der Sonne, sondern auch der Erde und des Mars auf dem Flug von Raumfahrzeugen zum Mars
• Verständnis der Translations- und Rotationsbewegungen von Raumfahrzeugen mit Besatzung, die mit rotierenden toroidalen Komponenten ausgestattet sind, um eine künstliche Schwerkraft zu erzeugen und die Gesundheit der Besatzung auf mehrmonatigen Missionen zum Mars zu erhalten

Fertigkeiten als Lernziele

• Fähigkeit, die Ausdrücke der Orbitalmechanik für eine bestimmte Anzahl von Himmelskörpern zu formulieren, einschließlich der Translations- und Rotationsbewegung eines Raumfahrzeugs
• Fähigkeit, das Horizons-Online-System der NASA zu nutzen, um Ephemeriden ausgewählter Himmelskörper zu bestimmen und in Berechnungsmodelle einzubeziehen
• Fähigkeit zur Verwendung von Software für Orbitalmechanik zur rechnerischen Bestimmung von Flugzeiten sowie von Flugbahnen, Rotationsdynamik und Umlaufbahnen von Raumfahrzeugen und Satelliten
• Fähigkeit zur Bestimmung von Fluggeschwindigkeiten für Raumfahrzeuge, die dem Gravitationsfeld der Erde entkommen, im Gravitationsfeld des Mars ankommen und in eine Umlaufbahn um den Mars eintreten
• Fähigkeit, die Notwendigkeit von rotierenden toroidalen Komponenten in Raumfahrzeugen zu verstehen, um die gewünschte künstliche Schwerkraft zu erzeugen

Vorkenntnisse

Für eine erfolgreiche Teilnahme an diesem MOOC werden englische Sprachkenntnisse sowie Grundkenntnisse der Bewegungsphysik und der damit verbundenen mathematischen Konzepte empfohlen.

Zertifikat

Für die aktive Teilnahme am Kurs erfolgt bei Abschluss die Ausstellung eines automatisierten Zertifikats, welches Ihren Benutzernamen, den Kursnamen und die abgeschlossenen Lektionen beinhalten. Es wird darauf hingewiesen, dass es sich nur um eine Bestätigung handelt, die aussagt, dass die Benutzer:innen zumindest 75% der gestellten Selbstüberprüfungsfragen richtig beantwortet haben.

Lizenz

Dieses Werk ist lizenziert unter CC BY 4.0 Prof. Dr. Joseph Iannelli, iMooX.at & TU Graz International Office - Welcome Center