Bei meiner Suche nach Bahnen für eine Uranus und Neptun Flyby Sonde entdeckte ich das ein Uranusorbier mit chemischem Antrieb, also Stand der technik möglich wäre. Ich will das heute einmal zu meinem Thema machen.<\/p>\n
Die wesentliche Besonderheit des Uranus und seines Mondsystems, das auch wesentlichen Einfluss auf das Missionsdesign hat, ist die Lage der Rotationsachse. Sie ist um 98 Grad zur Bahnebene geneigt. Nun was bedeutet das? Ich veranschauliche es mal am Beispiel der Erde. Alle Planeten haben eine mehr oder weniger stark zur Bahnebene geneigte Rotationsachse. Bei der Erde beträgt der Winkel knapp 24 Grad. Das verursacht bei uns die Jahreszeiten. Die Erde rotiert raumfest, das heißt die Achse zeigt immer auf einen festen Punkt \u2013 deswegen nutzen wir bei uns auf der Nordhalbkugel den Polarstern, der nahe dieses Punktes ist, um Fernrohre parallel zur Rotationsachse der Erde auszurichten. Während eines Jahres dreht sich die Erde aber einmal in einem Kreis um die Sonne, das heißt der Teil der Oberfläche, der beleuchtet ist, schwankt im Laufe des Jahres.<\/p>\n
Nur an zwei Tagen im Jahr steht die Achse senkrecht zur Rotationsachse, dann herrscht überall auf der Erde Tag und Nachtgleiche, das ist am 21.3 und 22.9 der Fall. An zwei anderen Tagen ist der Tag am längsten und die Nacht am kürzesten und umgekehrt, das sind die Sommersonnenwende am 21.6 und die Wintersonnenwende am 21.12. Die Verknüpfung mit Jahreszeiten erfolgte schon frühzeitig, gilt so aber nur für die Nordhalbkugel. Auf der Südhalbkugel sind die Jahreszeiten gerade umgedreht.<\/p>\n
Die Schwankung der Tageslänge ist um so größer, je weiter man sich von dem Äquator entfernt \u2013 nur dort sind Tag und Nacht immer gleich lang. Nähert man sich den Polen so ist es so, das ab einem bestimmten Breitengrad um die Sonnenwenden die Nacht bzw. Tag gar nicht mehr enden. Die Grenze definieren wir als die Polarkreise, das ist der Komplementärwinkel zur Erdachsenneigung also 66+ Grad. Damit verbunden sind noch andere Phänomene wie z.B., wie steil die Sonne über den Himmel zieht oder auf- und untergeht.<\/p>\n
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Bei Uranus mit einer Achsenneigung von 98 Grad bedeutet das, das Rotationsachse und Bahnachse nur einen Winkel von 8 Grad haben (per Definition geht man davon aus, dass die Rotationsachse einen Winkel von 90 Grad zur Bahnachse hat, das heißt, wenn er 0 Grad beträgt, dann rotiert der Planet senkrecht zur Bahnachse. Entsprechend rotiert Uranus in der Bahnachse \u2013 mit einer kleinen Abweichung von 8 Grad, die man aber vernachlässigen kann. Das bedeutet, wo bei uns der Polarkreis bei 66+ Grad beginnt, ist es bei Uranus bei 8 Grad der Fall. Auf jeweils einer Hemisphäre jenseits 8 Grad vom Äquator herrscht jeweils ein halbes Uranusjahr völlige Dunkelheit bzw. wird diese dauernd beleuchtet. Nur zweimal im Jahr ist es so das die gesamte Oberfläche beleuchtet wird, wenn die Rotationsachse wieder senkrecht zur Bahnebene steht. Das hat natürlich Folgen für eine Raumsonde, die so nur einen Teil der Oberfläche beobachten kann. Das ist bei Uranus kein Problem, er rotiert ja. Aber die Monde rotieren gebunden. Das heißt sie drehen sich einmal um die eigene Achse, während sie den Planeten umkreisen und so ist auch bei ihnen über ein halbes Uranusjahr \u2013 und das sind 42 Erdjahre, nur die Hälfte der Oberfläche beleuchtet. Das ist vergleichbar mit dem Erdmond. Auch er rotiert gebunden, so sehen wir immer nur eine Hälfte. Bis 1959 war die Rückseite unbekannt. Nur wird die Rückseite beleuchtet und bei den Uranusmonden nicht. Lediglich zu den Sonnenwenden \u2013 die nächste ist 2048 \u2013 kann man die ganze Oberfläche der Monde beobachten.<\/p>\n
Ein zweiter Punkt ist die Lage der Umlaufbahn. Eine Sonde wird sich aus der Ebene der Ekliptik dem Planeten nähern oder zumindest mit einem kleinen Winkel zu dieser. Das ganze Mondsystem rotiert aber nahezu senkrecht zur Rotationsachse, ebenso wie die Ringe. Die Abbildung hier zeigt den Weg von Voyager 2 durchs Uranussystem und es zeigt die grundlegende Problematik – wenn eine Sonde nun in eine umlaufbahn einschwenkt, dann ist das praktisch eine polare Umlaufbahn. Sie wird so niemals den Monden sehr nahe kommen, wie dies bei Jupiter oder Saturn der Fall ist. Dazu muss man die Bahn um 98 Grad drehen, was ebenfalls Treibstoff benötigt.<\/p>\n
Ich stelle hier mal die Ergebnisse des NASA Tranjektory Browsers für Rendezvousbahnen zu Uranus vor. Jede Tabelle enthält die optimalen Flugrouten zwischen 2026 und 2040 für eine bestimmte Reisezeit, maximal eine Bahn pro Jahr<\/p>\n
8 Jahre Flugzeit:<\/p>\n