{"id":12315,"date":"2017-01-31T17:52:36","date_gmt":"2017-01-31T16:52:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=12315"},"modified":"2017-02-01T08:05:36","modified_gmt":"2017-02-01T07:05:36","slug":"schneller-oder-energiesparender-zu-mars-und-was-ist-eine-hohmanntyp-ii-bahn","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2017\/01\/31\/schneller-oder-energiesparender-zu-mars-und-was-ist-eine-hohmanntyp-ii-bahn\/","title":{"rendered":"Schneller oder energiesparender zu Mars und was ist eine Hohmanntyp II Bahn?"},"content":{"rendered":"<p>Heute wieder mal ein Beitrag im Bereich Grundlagen. Und zwar die Hohmannbahnen f&uuml;r eine Marsmission. W&auml;hrend bei einer unbemannten Mission die Reisedauer keine rolle spielt, schlie&szlig;lich arbeiten selbst nicht ambitionierte Orbiter mindestens zwei Jahre lang (die meisten bisher gestarteten sogar viel l&auml;nger. Derzeit haben Odyssey, Mars Express und der MRO schon &uuml;ber ein Jahrzehnt im Marsorbit auf dem Buckel). F&uuml;r Landesonden ist die Reisedauer auch nicht so wichtig, die Energie beim Wiedereintritt wird schlie&szlig;lich durch den Hitzeschutzschild abgebaut und selbst im ung&uuml;nstigen Fall ist die Ankunftsgeschwindigkeit kleiner als bei der R&uuml;ckkehr von einem Erdorbit. Doch auch f&uuml;r sie ist die Reisedauer meist unwichtig. Anders sieht es bei einem bemannten Marsunternehmen aus.<\/p>\n<p>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\/R&uuml;ckstart besonders g&uuml;nstig\u00a0 (26 Monate) ist plus der Dauer f&uuml;r einen Hin\/R&uuml;ckflug, &uuml;blicherweise etwa 6-10 Monate. Typisch sind so etwa 33-34 Monate f&uuml;r ein Unternehmen. Etwa die H&auml;lfte der Zeit ist man auf dem Mars. Diesen Anteil kann man vergr&ouml;&szlig;ern wenn man schneller zu Mars kommt. Der Vorteil: man hat mehr Zeit f&uuml;r die Forschung. Man hat auf dem Mars mehr Schutz vor kosmischer Strahlung die vor allem von der sonne stammt. Zumindest nachts sch&uuml;tzt der gesamte Mars vor der Sonne. Tags&uuml;ber wird die d&uuml;nne Atmosph&auml;re nicht viel sch&uuml;tzen, aber man k&ouml;nnte sich in den Boden eingraben oder zumindest Gestein auf das Dach eines Habitats schaufeln.<\/p>\n<p>Nun gibt es einen einfachen Weg schneller zu Mars zu gelangen. Ich habe in der folge das mal berechnet:<!--more--><\/p>\n<table border=\"1\">\n<tbody>\n<tr>\n<th>Startbahnh&ouml;he bei der Erde:<\/th>\n<th class=\"auto-style1\">C3-Geschwindigkeit von der Erde:<\/th>\n<th>Perihel:<\/th>\n<th class=\"auto-style2\">Aphel:<\/th>\n<th>Abstand des Ziels:<\/th>\n<th>Perihel<br \/>\ngeschwindigkeit:<\/th>\n<th>Aphel<br \/>\ngeschwindigkeit:<\/th>\n<th class=\"auto-style3\">Geschwindigkeit beim Ziel:<\/th>\n<th>Geschwindigkeit des Ziels:<\/th>\n<th class=\"auto-style4\">Geschwindigkeits<br \/>\ndifferenz:<\/th>\n<th>Umlaufdauer Transferbahn:<\/th>\n<th class=\"auto-style5\">Flugdauer Hohmannbahn Typ I<\/th>\n<th>Flugdauer Hohmannbahn Typ II<\/th>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">11.400,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">225,71 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>32.670,4 m\/s<\/td>\n<td>21.653,5 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">21.739,5 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">2.864,5 m\/s<\/td>\n<td>1 J 148 d 2 h 1 m 35 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">237 d 12 h 13 m 49 s<\/td>\n<td>275 d 13 h 47 m 45 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">11.600,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">252,38 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>33.380,9 m\/s<\/td>\n<td>19.786,8 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">22.793,3 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">5.660,8 m\/s<\/td>\n<td>1 J 203 d 17 h 25 m 40 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">165 d 17 h 20 m 46 s<\/td>\n<td>1 J 38 d 4 m 53 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">11.800,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">278,63 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>33.982,0 m\/s<\/td>\n<td>18.245,3 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">23.664,9 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">7.280,2 m\/s<\/td>\n<td>1 J 260 d 8 h 6 m 13 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">143 d 15 h 32 m 35 s<\/td>\n<td>1 J 116 d 16 h 33 m 37 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">12.000,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">305,46 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>34.515,6 m\/s<\/td>\n<td>16.904,3 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">24.424,9 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">7.036,1 m\/s<\/td>\n<td>1 J 320 d 11 m 15 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">130 d 9 h 26 m 48 s<\/td>\n<td>1 J 189 d 14 h 44 m 26 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">12.200,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">333,48 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>35.002,5 m\/s<\/td>\n<td>15.702,2 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">25.108,2 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">1.406,7 m\/s<\/td>\n<td>2 J 19 d 5 h 56 m 16 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">121 d 2 h 13 m 28 s<\/td>\n<td>1 J 263 d 3 h 42 m 47 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">12.400,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">363,21 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>35.454,7 m\/s<\/td>\n<td>14.603,3 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">25.734,8 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">3.553,2 m\/s<\/td>\n<td>2 J 89 d 11 h 56 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">114 d 25 m 3 s<\/td>\n<td>1 J 340 d 10 h 35 m 52 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">12.600,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">395,12 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>35.879,9 m\/s<\/td>\n<td>13.584,8 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">26.317,6 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">7.275,3 m\/s<\/td>\n<td>2 J 167 d 3 h 18 m 13 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">108 d 8 h 34 m 20 s<\/td>\n<td>2 J 58 d 18 h 43 m 52 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">12.800,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">429,74 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>36.283,5 m\/s<\/td>\n<td>12.630,9 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">26.865,3 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">10.437,7 m\/s<\/td>\n<td>2 J 254 d 7 m 7 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">103 d 16 h 3 m 44 s<\/td>\n<td>2 J 150 d 8 h 3 m 22 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">13.000,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">467,64 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>36.669,3 m\/s<\/td>\n<td>11.730,6 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">27.384,0 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">12.470,8 m\/s<\/td>\n<td>2 J 352 d 3 h 16 m 6 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">99 d 16 h 28 m 56 s<\/td>\n<td>2 J 252 d 10 h 47 m 9 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">13.200,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">509,52 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>37.040,1 m\/s<\/td>\n<td>10.875,3 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">27.878,6 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">13.069,0 m\/s<\/td>\n<td>3 J 99 d 2 h 40 m 12 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">96 d 5 h 41 m 32 s<\/td>\n<td>3 J 2 d 20 h 58 m 39 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">13.400,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">556,21 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>37.398,0 m\/s<\/td>\n<td>10.058,7 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">28.352,5 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">13.631,3 m\/s<\/td>\n<td>3 J 228 d 5 h 8 m 35 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">93 d 4 h 52 m 17 s<\/td>\n<td>3 J 135 d 16 m 17 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">13.600,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">608,76 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>37.744,9 m\/s<\/td>\n<td>9.275,6 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">28.808,5 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">14.163,5 m\/s<\/td>\n<td>4 J 13 d 17 h 9 m 2 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">90 d 12 h 1 m 8 s<\/td>\n<td>3 J 288 d 5 h 7 m 53 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">13.800,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">668,52 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>38.082,2 m\/s<\/td>\n<td>8.522,0 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">29.248,9 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">14.670,2 m\/s<\/td>\n<td>4 J 191 d 6 h 39 m 35 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">88 d 1 h 39 m 58 s<\/td>\n<td>4 J 103 d 4 h 59 m 36 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>186 km<\/td>\n<td class=\"auto-style1\">14.000,0 m\/s<\/td>\n<td>149,60 Mill. km<\/td>\n<td class=\"auto-style2\">737,22 Mill.km<\/td>\n<td>225,00 Mill. km<\/td>\n<td>38.410,9 m\/s<\/td>\n<td>7.794,5 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">29.675,6 m\/s<\/td>\n<td>24.446,4 m\/s<\/td>\n<td class=\"auto-style4\">15.155,0 m\/s<\/td>\n<td>5 J 38 d 14 h 2 m 32 s<\/td>\n<td class=\"auto-style5\">85 d 20 h 42 m 24 s<\/td>\n<td>4 J 317 d 17 h 20 m 7 s<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft size-medium\" src=\"\/img\/mars-transfer1.png\" width=\"700\" height=\"800\" \/>Die Tabelle ist sehr umfangreich, doch es &auml;ndern sich nur wenige Spalten. Die Gelbe Spalte gibt die Startgeschwindigkeit relativ zur Erdoberfl&auml;che an. Die Gr&uuml;ne Spalte bei gegebenem Perihel das Aphel und die T&uuml;rkise die Geschwindigkeit die man hat wenn man Mars (hier in 225 Mill.. km Entfernung angenommen) erreicht. Die Orange Spalte die Geschwindigkeit dort und die hellblaue Spalte die Reisedauer.<\/p>\n<p>Schnell wird deutlich: man ist schneller unterwegs. Schon die Erh&ouml;hung der Geschwindigkeit von 11,4 auf 11,6 km\/s, also um weniger als 2% reduziert die Reisedauer von 237 auf 165 Tage, also fast ein Drittel. Ist das nicht toll. So kommt man viel schneller zu Mars! Danach ist der Gewinn nicht mehr so gro&szlig; und wird immer kleiner.<\/p>\n<p>Es hat aber einen Presi, die Geschwindigkeit relativ zu Mars steigt an. Bei 11,4 km\/s sind es 21,7 km\/s. Bei 14 km\/s dagegen 29,7 km\/s, also auch fast 50% mehr. Vergleicht man die Geschwindigkeit mit dem Mars (Spalte rechts daneben) so f&auml;llt auf, das die diese sogar erreicht und &uuml;berschritten ist. Bei 12 km\/s ist die Ankunftsgeschwindigkeit z..B. 24.429 m\/s, die vom Mars dagegen 24.465 m\/s. Reichen dann weniger als 40 m\/s um in eine Umlaufbahn einzuschwenken?<\/p>\n<p>Sch&ouml;n w&auml;re es, doch diese Geschwindigkeit ist die Gesamtgeschwindigkeit nach der Vis-Viva Gleichung. Sie sagt aber nichts &uuml;ber die Richtung aus. Dazu ein Beispiel aus der Praxis. Wenn man mit 100 km\/h auf einen Bahn&uuml;bergang zuf&auml;hrt und dort auch ein Zug mit 100 km\/h kommt und (so ist das meistens bei Bahn&uuml;berg&auml;ngen), der Zug senkrecht zu einem F&auml;hrt, dann kann man nicht vom Auto in den Zug springen, weil die Relativgeschwindigkeit 0 ist (100-100=0) sondern es gibt einen b&ouml;sen Zusammensto&szlig;. Das gleiche liegt bei den Bahnen vor. Die Geschwindigkeit nach der vis-Viva Gleichung kann man nur in zwei Spezialf&auml;llen benutzen um die reale Differenz-Geschwindigkeit zu errechnen: Wenn die elliptische Transferbahn die Bahn des Mars genau ber&uuml;hrt. Nur dann am Aphel, verl&auml;uft der Geschwindigkeitsvektor der Bahn parallel zu der des Marses. Das ist fast bei der ersten Bahn gegeben, bei der das Aphel nur etwas weiter als der Mars ist (225,71 zu 225 Mill. km). Hier betr&auml;gt die Geschwindigkeitsdifferenz 2725 m\/s und die reale Differenz 2879 m\/s. Bei allen anderen Bahnen nimmt die Differenz rasch zu und bei 12 km\/s sind es nicht 40 m\/s sondern &uuml;ber 7 km\/s! Zum Gl&uuml;ck liegt selbst bei hyperbolischen Bahnen nicht der Fall vor den ich beim Bahn&uuml;bergang geschildert habe, das die beiden Geschwindigkeitsvektoren also senkrecht aufeinander stehen, sondern sie sind nur schr&auml;g zueinander.<\/p>\n<p>Durch den hyperbolischen Exzess wird das etwas gemildert, das bedeutet man muss nicht 2,8 oder gar 7 km\/s abbauen sondern bedeutend weniger. In der ersten Tabelle findet man die real abzubauende Geschwindigkeit f&uuml;r eine 200 x 80.000 km Bahn: (diese Bahn hat eine Umlaufdauer von 3 Jahren 4 Stunden. eine viel ausgedehntere Bahn wird instabil weil die Sonne dann st&ouml;rt und zudem steigt die Umlaufdauer, bis man die Bahn wieder korrigieren kann an. Man spart aber kaum noch Geschwindigkeit ein.<\/p>\n<table border=\"1\">\n<tbody>\n<tr>\n<th>Ann&auml;herungsgeschwindigkeit<\/th>\n<th>Maximale Geschwindigkeit<\/th>\n<th>Abzubremsende Geschwindigkeit<\/th>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>2.800,0 m\/s<\/td>\n<td>5.626,8 m\/s<\/td>\n<td>848,1 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>3.300,0 m\/s<\/td>\n<td>5.891,6 m\/s<\/td>\n<td>1.112,9 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>3.800,0 m\/s<\/td>\n<td>6.185,5 m\/s<\/td>\n<td>1.406,8 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>4.300,0 m\/s<\/td>\n<td>6.504,7 m\/s<\/td>\n<td>1.726,0 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>4.800,0 m\/s<\/td>\n<td>6.845,5 m\/s<\/td>\n<td>2.066,8 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>5.300,0 m\/s<\/td>\n<td>7.204,9 m\/s<\/td>\n<td>2.426,2 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>5.800,0 m\/s<\/td>\n<td>7.580,3 m\/s<\/td>\n<td>2.801,6 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>6.300,0 m\/s<\/td>\n<td>7.969,4 m\/s<\/td>\n<td>3.190,7 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>6.800,0 m\/s<\/td>\n<td>8.370,2 m\/s<\/td>\n<td>3.591,5 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>7.300,0 m\/s<\/td>\n<td>8.781,3 m\/s<\/td>\n<td>4.002,6 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>7.800,0 m\/s<\/td>\n<td>9.201,1 m\/s<\/td>\n<td>4.422,4 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Man sieht es ist nicht ganz so schlimm. Doch wenn man die Startgeschwindigkeit von 11,4 auf 11,6 km\/s steigert und die Differenzgeschwindigkeit von 2,8 auf 5,6 km\/s ansteigt, so bleiben immer noch 2,8 zu 0,85 km\/s bei Mars &uuml;brig. Das ist also nicht so optimal. Es spielt keine Rolle wenn man landet. Aus einem Erdorbit heraus tritt man mit etwa 8 km\/s ein. Damit man Mars mit dieser Geschwindigkeit erreicht darf man eine Ankunftsgeschwindigkeit von bis zu 6,3 km\/s haben. Das entspricht immerhin einer Dauer von ungef&auml;hr 150 Tagen in der Transferbahn, man spart also drei Monate ein.<\/p>\n<p>Die zweite Tabelle gibt dasselbe wieder, nur diesmal f&uuml;r eine 200 km hohe Kreisbahn:<\/p>\n<table border=\"1\">\n<tbody>\n<tr>\n<th>Ann&auml;herungsgeschwindigkeit<\/th>\n<th>Maximale Geschwindigkeit<\/th>\n<th>Abzubremsende Geschwindigkeit<\/th>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>2.800,0 m\/s<\/td>\n<td>5.626,8 m\/s<\/td>\n<td>2.175,6 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>3.300,0 m\/s<\/td>\n<td>5.891,6 m\/s<\/td>\n<td>2.440,4 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>3.800,0 m\/s<\/td>\n<td>6.185,5 m\/s<\/td>\n<td>2.734,4 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>4.300,0 m\/s<\/td>\n<td>6.504,7 m\/s<\/td>\n<td>3.053,5 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>4.800,0 m\/s<\/td>\n<td>6.845,5 m\/s<\/td>\n<td>3.394,4 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>5.300,0 m\/s<\/td>\n<td>7.204,9 m\/s<\/td>\n<td>3.753,8 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>5.800,0 m\/s<\/td>\n<td>7.580,3 m\/s<\/td>\n<td>4.129,1 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>6.300,0 m\/s<\/td>\n<td>7.969,4 m\/s<\/td>\n<td>4.518,2 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>6.800,0 m\/s<\/td>\n<td>8.370,2 m\/s<\/td>\n<td>4.919,1 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>7.300,0 m\/s<\/td>\n<td>8.781,3 m\/s<\/td>\n<td>5.330,1 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>7.800,0 m\/s<\/td>\n<td>9.201,1 m\/s<\/td>\n<td>5.750,0 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Nun wird es schon happig. 3 km\/s entsprechen bei lagerf&auml;higem Treibstoff schon einer Reduktion der Nutzlast um den Faktor 3 und das ist schon mit einer niedrigen Ankunftsgeschwindigkeit von 4,3 km\/s erreicht.<\/p>\n<h3><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft size-medium\" src=\"\/img\/mars-transfer2.png\" width=\"700\" height=\"750\" \/>Die Hohmann Typ 2 Bahnen<\/h3>\n<p>Es gibt aber auch noch einen l&auml;ngeren Weg, die Hohmannbahn Typ 2. Die Abbildung rechts zeigt eine elliptische Bahn die bis auf 270 Millionen km von der Sonne wegf&uuml;hrt, also 21 Millionen km weiter als der Mars im Aphel. Sie schneidet die Marsbahn an zwei Punkten. Der erste, nahe der X-Achse ist weniger als 180 Grad von der Startposition entfernt und der zweite mehr als 180 Grad. Bei 180 Grad entspricht die Reisedauer bis zum Aphel genau der halbe Umlaufzeit, bei weniger als 180 Grad ist sie k&uuml;rzer und bei mehr als 180 Tagen l&auml;nger. Man sieht dies in der Tabelle oben. Der Unterschied ist klein wenn das Aphel nahe des Mars ist, aber sie wird immer gr&ouml;&szlig;er.<\/p>\n<p>Die k&uuml;rzeren Bahnen sind die die wir bisher besprachen haben, die l&auml;ngeren sind die Hohmann Typ II Transferbahnen. Haben sie Vorteile?<\/p>\n<p>Nu zumindest nicht von der Geschwindigkeit. Die h&auml;ngt nur von der Distanz ab, aber nicht ob man sich von innen nach au&szlig;en oder au&szlig;en nach innen bewegt. Allerdings ist der Vektor gedreht. Der Winkel zu einer Kreisbahn ist aber derselbe, egal in welcher Richtung man sich n&auml;hert und bei einer Kreisbahn hat eine Typ II Bahn keine Vorteile.<\/p>\n<p>Allerdings umrunden die Planeten die Sonne nicht auf einer Kreisbahn. Mars hat eine relativ exzentrische Bahn die zwischen 206 und 249 Millionen km von der Sonne entfernt verl&auml;uft. Er kann sich so beim ersten Schnittpunkt in einer anderen Entfernung befinden als beim zweiten und dann kann es durchaus sein, das man bei einer Typ II Bahn mit einer anderen Geschwindigkeit ankommt. Das ist aber nicht der springende Punkt denn man braucht auch l&auml;nger, also k&ouml;nnte man direkt eine energetisch g&uuml;nstige Bahn nehmen wo man die Bahn des Mars nur ber&uuml;hrt.<\/p>\n<p>Das ist aber nur in Ausnahmef&auml;llen m&ouml;glich. Alle Planeten haben Umlaufbahnen die zur Erdbahn geneigt sind. Sie schneiden diese an genau zwei Punkten. Die Bahn des Mars ist z.B. um 1,84 Grad geneigt. Mars steht daher in den meisten F&auml;llen bei der Ankunft oberhalb oder unterhalb der Erdbahnebene und diese Differenz in der dritten Dimension muss man ausgleichen. entweder beim Start oder auf halber Strecke, was energetisch g&uuml;nstiger ist da eine Winkel &Auml;nderung abh&auml;ngig von der aktuellen Geschwindigkeit mehr oder weniger Energie verbrauchen kann. Bei einer konkreten Marsopposition wird eine der beiden Ankunftspositionen eine geringere Winkel &Auml;nderungen erfordern. Das kann die Typ I Bahn sein, aber auch die Typ II Bahn und dann kann es sich durchaus lohnen einen oder zwei Monate l&auml;nger zu fliegen um den Treibstoff f&uuml;r ein Mittkursman&ouml;ver gering zu halten.<\/p>\n<p>Ein weiterer Grund kann auch die Logistik sein. Wenn ich zwei Sonden in einem Startfenster auf den weg bringe, so kann es n&uuml;tzlich sein beide Bahnen zu nutzen. Bei Viking lagen so die Starttermine schon um einen Monat auseinander, weil die beiden Bahnen auch nicht im selben Startfenster liegen. Das kann noch mehr sein. Exomars wurde z.B. von einer Typ II Bahn auf eine Typ I Bahn verschoben, was den Start um zwei Monate verschob. Da eine Typ I Bahn eine Reisedauer k&uuml;rzer als die halbe Umlaufzeit hat und eine typ II Bahn eine Dauer gr&ouml;&szlig;er als die halbe Umlaufdauer liegen die Ankunftstermine meist noch weiter auseinander. <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/viking.shtml\">Viking<\/a> 1 schwenkte am 19.6. in eine Umlaufbahn ein, Viking 2 erst am 7.8.\u00a0 Die Tage um dieses Datum sind hektisch. es gibt letzte Kurskorrekturen, man muss nach dem Einschwenken die Bahn vermessen, eventuell nachkorrigieren und die Sonde im Orbit durchchecken. da ist es von Vorteil wenn man zwischen den Ankunftsterminen Wochen liegen. Bei Vorbeiflugsonden kann man sogar zwischen den Vorbeifl&uuml;gen das Me&szlig;programm leicht anpassen. (Mariner 3\/4 und\u00a0 6\/7) Ist eine der Sonden ein Orbiter, eine zweite eine Landesonde, so kann der Orbiter sich schon in der Umlaufbahn befinden und die Daten mit h&ouml;herer Datenrate zur Erde &uuml;bertragen oder den Abstieg verfolgen kann, was vielleicht wegen einer zu kleinen Sendeleistung nicht von der Erde aus m&ouml;glich ist. So verfuhr man bei Mars Global Surveyor und Mars Climate Orbiter \/ M Mars Polar Lander.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg07.met.vgwort.de\/na\/4d31b1d618734ed4b97a49202e1e14ea\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" \/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Heute wieder mal ein Beitrag im Bereich Grundlagen. Und zwar die Hohmannbahnen f&uuml;r eine Marsmission. W&auml;hrend bei einer unbemannten Mission die Reisedauer keine rolle spielt, schlie&szlig;lich arbeiten selbst nicht ambitionierte Orbiter mindestens zwei Jahre lang (die meisten bisher gestarteten sogar viel l&auml;nger. Derzeit haben Odyssey, Mars Express und der MRO schon &uuml;ber ein Jahrzehnt im [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":169,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[1666],"class_list":["post-12315","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-raumfahrt","tag-hohmannbahn","entry"],"a3_pvc":{"activated":false,"total_views":606,"today_views":0},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack-related-posts":[{"id":13317,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2018\/04\/04\/die-aufklaerung-des-aprilscherzes\/","url_meta":{"origin":12315,"position":0},"title":"Die Aufkl&auml;rung des Aprilscherzes","author":"Bernd Leitenberger","date":"4. April 2018","format":false,"excerpt":"So, nun komme ich wieder mal zu einem Blog. 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