Schneller oder energiesparender zu Mars und was ist eine Hohmanntyp II Bahn?

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Heute wieder mal ein Beitrag im Bereich Grundlagen. Und zwar die Hohmannbahnen für eine Marsmission. Während bei einer unbemannten Mission die Reisedauer keine rolle spielt, schließlich arbeiten selbst nicht ambitionierte Orbiter mindestens zwei Jahre lang (die meisten bisher gestarteten sogar viel länger. Derzeit haben Odyssey, Mars Express und der MRO schon über ein Jahrzehnt im Marsorbit auf dem Buckel). Für Landesonden ist die Reisedauer auch nicht so wichtig, die Energie beim Wiedereintritt wird schließlich durch den Hitzeschutzschild abgebaut und selbst im ungünstigen Fall ist die Ankunftsgeschwindigkeit kleiner als bei der Rückkehr von einem Erdorbit. Doch auch für sie ist die Reisedauer meist unwichtig. Anders sieht es bei einem bemannten Marsunternehmen aus.

Ein Marsunternehmen ist durch himmelsmechanische Gesetze festgelegt. Solange wir nicht Antriebe haben bei denen es egal ist, wie hoch die Geschwindigkeitsanforderungen ist, dauert ein Unternehmen in etwa 33-36 Monate, das ist die Zeitdauer zwischen zwei Positionen von Mars und Erde bei denen ein Start/Rückstart besonders günstig  (26 Monate) ist plus der Dauer für einen Hin/Rückflug, üblicherweise etwa 6-10 Monate. Typisch sind so etwa 33-34 Monate für ein Unternehmen. Etwa die Hälfte der Zeit ist man auf dem Mars. Diesen Anteil kann man vergrößern wenn man schneller zu Mars kommt. Der Vorteil: man hat mehr Zeit für die Forschung. Man hat auf dem Mars mehr Schutz vor kosmischer Strahlung die vor allem von der sonne stammt. Zumindest nachts schützt der gesamte Mars vor der Sonne. Tagsüber wird die dünne Atmosphäre nicht viel schützen, aber man könnte sich in den Boden eingraben oder zumindest Gestein auf das Dach eines Habitats schaufeln.

Nun gibt es einen einfachen Weg schneller zu Mars zu gelangen. Ich habe in der folge das mal berechnet: Continue reading „Schneller oder energiesparender zu Mars und was ist eine Hohmanntyp II Bahn?“

Wiederzündbare Oberstufen

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Hallo Miteinander,

Ich bin noch immer im Allgäu und dieses Jahr gibt es einiges mehr zu tun als sonst. Zum einen weil ich im Frühjahr nur kurz da war um neue Platten zu verlegen. Zum andeern, weil ich eine Liste von Dingen bekommen habe, die ich machen sollte und über die sich die Gäste beschweren.

Heute wäre der einzige voll freie Tag und ich wollte eigentlich auf die Alpspitze steigen. Doch da das Wetter schlecht ist, dachte ich mir nutze ich die Zeit so zum Relaxen, nehme ein paar Anti-Winterdepressions-Kekse und veröffentliche zumindest mal einen Artikel im Blog. Auf das heutige Thema brachte mich die Frage von Susanne im Blog. Continue reading „Wiederzündbare Oberstufen“

Der Mars und Swing-Bys

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Heute will ich mich mal dem Mars widmen und an ihm einige Dinge des Swing-Bys verdeutlichen. Fangen wir mal mit einer Abbildung an. Die folgende Abbildung gibt das Perihel und Aphel einer Vorbeiflugbahn wieder. Die Ursprungsbahn hat ein Perihel von 150 Millionen km und ein Aphel von 24,19 Millionen km Entfernung. Mars wird in 248 Millionen km Entfernung nahe des Aphels passiert. Die X-Achse ist das „Vorhalten“ gegenüber dem Planeten, sprich: wenn der Planet keine Gravitation hätte würde er in dieser Entfernung passiert werden. Negative werte stehen für eine Passage hinter dem Planeten (von der Sonne aus gesehen), positive für eine Passage vor ihm.

Nun lenkt der Planet die Sonde ab, so ist der Abstand bei der Passage näher. Der Sprung zwischen -7000 und +1000 km auf der X-Achse steht für nicht existente Werte: Mars lenkt die Raumsonde so um, dass sie auf den Planeten stürzt. Diese „Vorhaltedistanz“ ist also nicht zu empfehlen. Continue reading „Der Mars und Swing-Bys“

Trajektorien für die bemannte Marsexpedition

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Ich habe mich ja schon in einigen Teilen mit einem theoretischen Marsprogramm beschäftigt. Das war nur ein möglicher Ansatz, doch egal welchen man nimmt – bei allen müssen große Gütermengen zum Mars transportiert werden. Es sind je nach Größe der Rakete und der Missionsauslegung mindestens 3 in den meisten Szenarien 4-5 einzelne Starts nötig.

Wer sich an die Apollo Flüge erinnert weiß, das zwischen diesen einige Monate lagen und damals wurde wirklich mit Hochdruck gearbeitet. Es waren Tausende alleine mit den Startvorbereitungen beschäftigt. Die NASA hatte für Apollo zwei Startrampen im Betrieb, die ein minimales Intervall von zwei Monaten zwischen zwei Saturn V Starts zuließen. Wäre Apollo 11 nicht gelandet, so sahen die Pläne Flüge im Zweimonatsabstand vor, bis die Landung gluckte (Apollo 12 war soweit in der Vorbereitung, dass es auch zwei Monate nach Apollo 11 startete).

Bei einem Flug zum Mars auf einer Hohmannbahn gibt es rund 4-6 Wochen in denen die Startenergie klein genug für die Nutzlast ist. Die Abbildung unten zeigt die Startengerie für das Startfenster 1969, relativ zur Sonne. Zur Erde kommt noch die Fluchtgeschwindigkeit hinzu. Continue reading „Trajektorien für die bemannte Marsexpedition“