Swing-By Berechnungen Teil 2

Ich habe an meinem Programm für die Simulation von Bahnen weiter gearbeitet und will mit ein paar Grafiken einige Ergebnisse zeigen. Das erste ist der Mechanismus des Swing-Bys. Es gibt zwei Möglichkeiten:: Eine Sonde kann sich dem Planeten so nähern, dass der Schnittpunkt ihrer Bahn mit der des Planeten so liegt, das der Planet den Schnittpunkt schon passiert hat. Von der Sonne aus gesehen kommt sie „von hinten“. Solche Bahnen addieren einen Teil der Bewegungsgeschwindigkeit des Planeten zur Sondengeschwindigkeit. Die Sonde wird schneller. Genau der andere Fall liegt vor, wenn die Sonde den Planeten passiert bevor er den Kreuzpunkt der Planetenbahn mit der Sondenbahn erreicht hat. Dann wird die Sonde abgebremst. Im Sonnensystem bedeutet eine Abbremsung bei einem der äußeren Planeten eine Verringerung des Perihels, eine Beschleunigung dagegen eine Erhöhung des Perihels. Bei Jupiter erreicht man dann bald Perihel die in Jupiters Entfernung von der Sonne liegen und Aphele die negativ werden – das sind Hyperbeln die aus dem Sonnensystem herausführen. Im inneren Sonnensystem liegt der Planet nahe des Perihels. Eine Abbremsung bedeutet daher eine Verringerung des Aphels – die Sonde kommt nicht mehr zur Erde zurück. Eine Beschleunigung dagegen eine Verringerung des Perihels. So kann die Venus eine Sonde zu Merkur weitersenden. Continue reading „Swing-By Berechnungen Teil 2“

Mars, Venus und Erde als Sprungbretter im Sonnensystem

Wenn man an Gravity Assist oder Swing-By denkt, dann sicher an die klassischen Reisen von Voyager, vielleicht auch Mariner 10. Seit Galileo jedoch nicht mehr direkt zu Jupiter gelangen konnte sind Vorbeiflüge an den inneren Planeten die Regel. Heute will ich mal Venus und Mars als Sprungbrett untersuchen. Fangen wir mit dem Mars an. Continue reading „Mars, Venus und Erde als Sprungbretter im Sonnensystem“

Swing-By Bahnen

Die letzten Tage habe ich weiter an meinem Programm für Raumfahrtberechnungen gearbeitet. Da es so gut mit den hyperbolischen Bahnen und Ionentriebwerken geklappt hat, habe ich mich nun an einem Punkt versucht, den ich schon lange angehen wollte: Swing-By Bahnen.

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Startfenster zu den äußeren Planeten

Bei meinem Beitrag über die SLS schlug Gerry einen Uranus/Neptun Orbiter als SLS Nutzlast vor und fragte mich ob das möglich ist. Das hat nun weniger etwas mit der Nutzlast der SLS zu tun als vielmehr mit den Startfenstern. Bei zwei Himmelskörpern kann man das Intervall einer Opposition oder Konjunktion also zweier ausgezeichneter Planetenstellungen aber auch jeder anderer Stellung sehr einfach berechnen es gilt:

1/Zeitdifferenz = 1/Umlaufszeit11/Umlaufszeit2

Bildet man den Kehrwert, so hat man den Abstand zwischen zwei Startfenstern. Kennt man eines so kann man jedes folgende errechnen. Das ist mit zwei Zahlen, die man auch im Kopf ausrechnen kann leicht zu beweisen: Nehmen wir an die Umlaufszeit1 seien 3 Jahre, die Umlaufszeit2 4 Jahre, dann kann man durch Überlegen herausbekommen, dass nach 12 Jahren der eine Planet genau 4 Umläufe absolviert hat und der andere 3. Genau dasselbe kommt auch bei der Rechnung heraus. Continue reading „Startfenster zu den äußeren Planeten“

Möglichkeiten Geschwindigkeiten aufzunehmen

Ich habe es schon mal bei einer hypothetischen Raumsonde erklärt, aber nun heute mal allgemein. Die Möglichkeiten die man heute hat, wenn man eine möglichst hohe Geschwindigkeit im Sonnensystem erreichen will. Das betrifft vor allem Missionen ins äußere Sonnensystem. Vorbeiflüge an Uranus, Neptun und Transneptunen.

Möglichkeit 1: Fly-Bys

Jeder Vorbeiflug an einem Planeten ermöglicht es einem Geschwindigkeit aufzunehmen. Venus und Erde sind für 3-4 km/s Geschwindigkeitsgewinn unter optimalen Bedingungen gut, Mars für 1 km/s. Am meisten gewinnt man durch einen Vorbeiflug an Jupiter, der eine Raumsonde über die Fluchtgeschwindigkeit aus dem Sonnensystem (Geschwindigkeit dann im unendlichen 12-14 km/s) beschleunigen kann. Continue reading „Möglichkeiten Geschwindigkeiten aufzunehmen“