Die Lösung für ein überflüssiges Problem: Jupiter oder die Sonne?

Seit Längerem suche ich nach der idealen Auslegung einer Sonde, die möglichst schnell das Sonnensystem verlassen soll. Früher dachte ich daran möglichst schnell die Heliopause zu erreichen und zu überschreiten für die Voyager 1+2 rund 40 Jahre brauten. Mittlerweile gäbe es mit den Kuipergürtelobjekten als weitere Ziele. Das hat wieder einige Umbauarbeiten in meinem Programm ausgelöst und das ist dann wie die Renovierung eines alten Gebäudes (die erste Version ist noch datiert von 1987, also älter als mancher Blogleser und lief noch auf einem Z80 Prozessor): Eine Änderung zieht die nächste hinter sich, sodass ich da noch eine Weile arbeiten werde. Continue reading „Die Lösung für ein überflüssiges Problem: Jupiter oder die Sonne?“

Der Mars und Swing-Bys

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“

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“

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“