Raumfahrträtsel 11

Die erste Raumsonde die ein Swing-By Manöver durchführte war Mariner 10. Zwar startete Pioneer 11 vorher, doch als sie bei Jupiter ankam und dort das zweite Fly-By durchführte, war Mariner 10 schon an der Venus vorbeigeflogen.

Ich will nicht die Grundlagen des Fly-By oder Swing-By erläutern. Das habe ich an anderer Stelle getan. Das Grundprinzip ist, dass ein Vorbeiflug an einem Planeten die Bahn eines Himmelskörpers krümmt. Relativ zum Planeten behält die Raumsonde ihre Geschwindigkeit. Durch die Bahnkrümmung und die Eigengeschwindigkeit des Planeten wird aber die solare Bahn verändert.

Beobachtet wurde das schon bei den ersten Raumsonden. Mitte der sechziger Jahre war es erstmals möglich die Bahnen zu berechnen die resultierten und damit zu planen eine Raumsonde von einem Planeten zum nächsten zu schicken. Doch bis dies in praktisch umsetzbar wurde vergingen noch einige Jahre. Das erste war dass die Lebensdauer der Raumsonden zu steigern – Mariner 2 fiel kurz nach dem Vorbeiflug aus. Doch Mariner 4 arbeitet noch zwei Jahre nach dem Start. Das zweite war es eine Bahn mit hoher Genauigkeit zu erreichen: Ein Fehler beim Vorbeiflug von 1 km bewirkt typischerweise eine Bahnabweichung von über 1.000 km beim nächsten Ziel. Bei den ersten Raumsonden war man froh wenn man einen Zielpunkt auf 10.000 oder 1.000 km genau erreichte. Beim Swing-By musste mit den damals vorhanden Treibstoffvorräten dies auf unter 100 km gesteigert werden. 1969 gelang dies bei Mariner 6+7.

Mariner 10 war die erste Sonde die Swing-By aktiv nutzte: Mehr noch ohne sie wäre die Mission nicht denkbar gewesen (im Unterschied zu Pioneer 11, bei der der Saturn Vorbeiflug ein „Goodie“ war). Der Italiener Giuseppe Columbo „Bepi“ hatte in einer Arbeit festgestellt, dass eine bestimmte Bahn zu Merkur in einer Rückkehrmöglichkeit zu Merkur führte. Die resultierende Bahn hätte dann eine Umlaufszeit von 176 Tagen. Da der Merkur die Sonne in 88 Tagen umrundet befindet er sich nach 176 Tagen (2 Umläufen wieder an derselben Position) – so konnte Mariner 10 dreimal Merkur begegnen, bis ihr Vorrat an Lagekontrollgas erschöpft war.

Später wurde das Swing-By genutzt um die äußeren Planeten zu erreichen – ohne einen Vorbeiflug an Jupiter liegen hier die Reisezeiten bei Jahrzehnten oder es ist eine so hohe Geschwindigkeit nötig, dass die Nutzlast minimal wird.

In den letzten Jahren wird auch die Erde als Swing-By Ziel genutzt. NEAR und Messenger machten einen Erdvorbeiflug der sie um 3-4 km/s beschleunigt. Dies lohnt sich allerdings nur, wenn sonst eine zu große Trägerrakete benötigt wird, da 3-4 km/s über Solar normalerweise nur 500-600 m/s über Fluchtgeschwindigkeit erfordern.

Ohne diese Technik wäen viele Missionen nicht denkbar, die Sonden entweder zu klein oder es würden riesige Trägerraketen gebraucht werden. Der Preis ist eine Missionsverlängerung: Jupiter hätte Galileo ohne Swing-By in 2 Jahren erreichen können. Mit Swing-By waren es 6 Jahre. Anbei eine der eher unbekannteren Mariner 10 Aufnahme der Venus. Das heutige Rätsel ist nun wieder einfacher. Was passierte am 31.5.1975?