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Web Log Teil 383: 19.5.2014 - 22.5.2014

19.5.2013: Schon wieder ein Proton Fehlstart

Es ist der achte bei 83 Starts der Proton M, bedenklicher: von den letzten 36 Starts die seit 2010 erfolgten ist es der fünfte. Die Proton M scheint also nicht zuverlässiger zu werden. Im Gegenteil. Das ist besorgniserregend, denn normalerweise haben die meisten Träger eine erst schnell, dann immer langsamer ansteigende Zuverlässigkeit. Es gibt als ungefähre Regel auch das Quadratwurzelgesetz: Ein Träger ist gut, wenn die Zahl der Fehlstarts kleiner als die Quadratwurzel der Starts ist, also maximal 3 bei 10 Starts, maximal 10 bei 100 Starts und maximal 33 bei 1000 Starts. Im ersten Fall liegt die Versagensquote bei 30%, im letzten bei 3,3%.

Bedenklicher ist noch, dass dieses Gesetz für einen neuen Träger geilt, die Proton M aber nur eine neue Version ist. Neu ist nur die Oberstufe, wobei diese auch nicht richtig neu ist, sondern um Kosten zu sparen, die Breeze einer Rockot mit einem abwerfbaren Zusatztank. So sollte man nicht so viele Fehlstarts erwarten. ich habe hier mal die jährliche Erfolgsstatistik/summierte Zuverlässigkeit der R-7 (alle Versionen) und der Proton angezeigt.

Beide beginnen wie die meisten Träger mit vielen Fehlstarts und einer niedrigen Erfolgsquote sie wird dann in den nächsten Jahren besser. Dann laufen die Statistiken jedoch auseinander. Charakteristisch ist für die Proton das es bis in jüngste Vergangenheit fast jedes Jahr einen oder mehrere Fehlstarts gibt. Dagegen gibt es bei der Sojus kaum noch Fehlstarts und viele Jahre ohne Fehlstarts. So sinkt die Erfolgsquote der Proton sogar leicht ab, die der Sojus bleibt dagegen auf einem höheren Niveau. Heute liegt die summierte Erfolgsquote der Sojus bei 95%, die der Proton bei 89,6. Diese 5,4% Unterschied entsprechen in der Praxis einem Fehlstart in 20 Flügen und einem in 10 Flügen, also einem durchaus signifikanten Unterschied,


Doch das ist nur eine Seite der Medaille: die meisten Fehlstarts der Proton M und alle der jüngeren Zeit, hatten nationale Nutzlasten. Die Proton wird kommerziell von ILS vermarktet und sie transportiert russische Kommunikationssatelliten oder Satelliten des Glonass Netzes. Auf der anderen Seite haben die Fehlstarts auch die Folge, dass kommerzielle Aufträge seltener werden. Nach dem letzten bekam im folgenden Jahr ILS nur noch 4 anstatt 8 Starts wie in den Vorjahren. Der Auftragsrun bei SpaceX ist eine Folge davon, denn Arianespace hätte maximal zwei Starts in den Terminkalender integrieren können. So ist es nur natürlich das immer mehr Fehlstarts auf die russischen Träger entfallen. Die Zahl der Starts und Fehlstarts ist leider sehr gering für eine statistisch abgesicherte Aussage. Den Schluss, den andere Autoren vorschnell geschlossen haben (das es immer nur russische Nutzlasten trifft) würde ich mich nicht hinreisen lassen, zumal von den frühen Fehlstarts die meisten auf kommerziellen Nutzlasten entfielen. Nun sind es viel weniger kommerzielle Starts und das kann auch ein Effekt der mangelnden Nachfrage sein.

Die Erklärungsmethode ist für viele einfach: die Qualitätssicherung. Vor etwa 10 Jahren zahlte die russische Regierung 25 Millionen Dollar für die Fertigung einer Proton. Der komplette Start kostete zum selben Zeitpunkt bei ILS 90 Millionen Dollar. Nun muss die russische Regierung noch Pacht an Kasachstan zahlen und den Start durchführen, Das Management von ILS fällt weg, und einen Gewinn wie die Eigentümer von ILS muss auch nicht erzielt werden. Aber der Unterschied von mehr als dem Faktor 3 ist schon eklatant. Es muss dann gespart werden und das ist am einfachsten bei der Qualitätssicherung möglich. Die ist bei Raketen im Vergleich zu Massenprodukten viel aufwendiger. Der Grund ist, dass man nur wenig automatisieren kann. Menschen machen aber anders als Roboter Fehler und die müssen vermieden werden, den Reparaturen oder Rückrufaktionen sind nicht möglich. Mir ist ein älterer Beitrag über Ariane 4 in Erinnerung. Da wurde die zweite Stufe mit der ersten verschraubt, Dafür gab es drei Arbeiter. Der erste zog die Schrauben fest, der zweite maß nach ihm das Drehmoment und der dritte trug es in eine Liste ein. Oder eine Arbeit an der EPS Stufe. Ein Arbeiter braucht ein Werkzeug und entnimmt es einem Werkzeugwagen. Der ist ähnlich wie andere auch, nur hat jedes Werkezeug eine individuelle Vertiefung in das nur es passt. Er muss die Entnahme in einem Buch protokollieren. Wenn er es wieder zurücklegt muss er es wieder protokollieren.

Das klingt aufwendig, aber es hat sich in Jahrzehnten des Betriebs eingebürgert. Der Grund: Es gab schon Missionen die scheiterten, weil Stufen sich nicht trennten oder Nutzlastverkleidungen von zu stark gespannten Bändern an der Stufe hängen blieben. Es fielen Raketen aus, weil man Wischtücher oder Werkzeuge in Leitungen vergessen hatte. Zahlen wie viel diese Qualitätssicherung kostet gibt es wenige, doch eine kenne ich: Bei der bemannten Saturn IB betrug der Anteil der Qualitätssicherung 66% des Gesamtpreises. Sprich: Hätte man diese auf die Hälfte reduziert so wäre die Rakete um ein Drittel billiger gewesen. Vieles spricht dafür das SpaceX dieses Konzept umsetzt: die geringe Testzeit der Triebwerke, die vielen Probleme der Träger vor dem Start. Redundanz sollte zumindest in der ersten Stufe ein Scheitern verhindern. Bisher geht dieses Konzept auf, doch es gibt zu wenige Starts um zu sagen ob es langfristig sich lohnt. Bei der Proton scheint man meiner Ansicht nach etwas zu viel bei den Regierungsnutzlasten gespart haben. Daraufhin weist die genaue Fehlerursache einiger Fehlstarts, wie verkehrtherum eingebaute Beschleunigungssensoren oder zu voll betankte Stufen hin. Das sind keine Designfehler, das sind menschliche Fehler die einer Kontrolle entgingen. Übrigens gibt es auch das entgegengesetzte: Die Atlas Centaur war lange Zeit der US-Träger mit der höchsten Ausfallrate - bis die Starts privat erfolgten. Das letzte Modell Atlas 2 hatte dann keinen einzigen Fehlstart mehr.

Was aber auffällig ist, ist das die Proton schon vorher immer wieder Fehlstarts hatte, also nicht wie andere Träger immer zuverlässiger wurde. Sie war also auch schon zu Sowjetzeiten nicht richtig zuverlässig. Schaut man sich um, so trifft dies auch auf die Zenit zu, die bei 81 Starts auch schon zehn Fehlstarts hatte. Dabei ist die Zenit zwanzig Jahre jünger und verwendet eine Stufe weniger. Sollte also nominell zuverlässiger sein.  Was auffällig ist, ist das beide Träger Triebwerke mit dem Hauptstromverfahren einsetzen, die anderen älteren russischen Träger wie Kosmos, Sojus und Zyklon dagegen das Nebenstromverfahren. Auf der anderen Seite ist das RD-180 als Derivat des RD-170/171 in der Atlas sehr zuverlässig. Man kann es also nicht so einfach machen. Wahrscheinlich gibt es gute Gründe, nur werden die wohl nicht veröffentlicht.

Kleine Neuigkeit am Rande: Nachdem Boeing während der Zeit in Chapter 11 von Sealaunch aus dem Unternehmen ausstieg gehört es nun fast vollständig den Russen. Diese wollen nun mit Sealaunch russische militärische Satelliten starten. Das ging vorher aus zwei Gründen nicht: der größte Teil der Rakete wurde in der Ukraine gebaut und die Startvorbereitungen mit Nutzlastintegration in Kalifornien erfolgten. Mit dem russischen Sealaunch hat sich das zweite Problem erledigt und in wenigen Wochen wird wohl auch Dnipropetrowsk Bestandteil von Russland sein, dann hat sich das erste Problem auch erledigt.

20.5.2014: Muss es immer neu sein?

Mit dem Konflikt um die Ukraine hat (mit freundlicher Unterstützung durch SpaceX) in den USA die Diskussion um die RD-180 begonnen. Die Triebwerke stammen ja von Russland. Die Frage die sich nun stellt und die inzwischen auch Parlamentsausschüsse diskutieren, ist ob man sie nicht in den USA produzieren soll oder sollte man ein eigenes US-Triebwerk entwickeln, das man z.B. auch in der SLS einsetzen könnte.

Das leitet mich zu meinem heutigen Thema - lohnt es sich alte Triebwerke wieder zu bauen? Also sollte man ein neues US-Triebwerk entwickeln oder das RD-180 bauen, für das Lockheed-Martin wegen der Beteiligung an der Entwicklung die Lizenzen hat oder ein neues US-Triebwerk, das noch nicht existiert. Das gleiche hat man in der Diskussion bei den F-1 oder neuen Triebwerken in der SLS und selbst die SSME (RS-25) waren einigen SLS Kritikern zu alt.

Dann hört man immer so Vergleiche wie "Würden sie wenn es ein Auto wäre einen Chevrolet aus den Sechzigern nachbauen?". Ich habe das schon mal aus technischer Sicht beleuchtet. Wenn man nur ansieht was "hinten rauskommt", so lohnt es sich nicht. Egal welchen Triebwerksparameter man nimmt, man wird bei LOX/Kerosin Triebwerken seit den Sechzigern kaum eine Leistungssteigerung sehen, Bei LOX/LH2 seit den Achtzigern kaum eine. Zumindest wenn man beim gleichen Verfahren bleibt. Wenn man natürlich vom Nebenstromverfahren auf ein Hauptstromverfahren wechselt bekommt man noch eine Steigerung doch auch sie ist evolutionär, nicht revolutionär. Der Grund ist dass man die Effizienz bei den meisten Triebwerken kaum noch steigern kann. Sie sind vom Aufbau her relativ einfache Verbrennungsmaschinen und die Einflussmöglichkeiten sind begrenzt. Mischungsverhältnisse können nicht viel weiter erhöht werden, Brennkammerdrucke auch kaum. Düsenverlängerungen sind durch das verfügbare Volumen und die Masse auch Grenzen gesetzt. Anders als die Strukturen profitieren Triebwerke auch nicht von leichteren Legierungen oder CFK-Werkstoffen, weil diese die Verbrennungstemperaturen nicht aushalten.

Aus Performancegründen braucht man also keine neuen Triebwerke entwickeln. Das zweite sind die Kosten. Wenn man diese bestimmt so muss man sowohl die Produktionskosten wie die Entwicklungskosten berücksichtigen. Sie hängen von den Anforderungen ab. Die SSME waren teuer in der Entwicklung und Produktion - sie sollten wiederverwendbar sein und es gab extreme Anforderungen an Brennkammerdruck, Masse oder Förderleistung der Treibstoffförderung. Die RS-68 der Delta IV waren erheblich preiswerter in Produktion und Entwicklung. Sie haben dafür erheblich schlechtere Leistungsparameter. Es gibt auch den Fall der hohen Entwicklungskosten und geringen Produktionskosten, z.B. bei den F-1 die von den Leistungsdaten eher konventionell waren aber bis zum Exzess getestet wurden, weil sie 100% zuverlässig sein sollten.

So gesehen lohnt es sich sicher ein neues Triebwerk zu entwickeln, wenn man es längere Zeit einsetzen will und eine bestehende Alternative teuer in der Produktion ist. Das war auch die Intention warum die NASA bei der Ares von dem SSME auf das RS-68B umschwenkte. Bei der SLS rechnet sie wohl mit weniger Starts, denn nun ist das SSME wieder vorgesehen.

Doch lohnt es sich ein uraltes Triebwerk wie das F-1 nochmals zu bauen? Man verweist darauf, dass sich Technologien im Laufe der Zeit verändert haben wie z.B. Schweißverfahen. Doch das ist kein Hindernis. Es ist ja nicht so, dass man es mit denselben Verfahren wieder bauen muss wie früher. Nur die Eigenschaften müssen dieselben sein. Ein Paradebeispiel ist das SSME. Technisch heißt es RS-25 und die derzeitige Version ist das RS-25E. Am Buchstaben sieht man, dass es einige Subversionen gab. De Fakto hat man in den vierzig Jahren zwischen Design und letztem Test so ziemlich alles am Triebwerk ausgewechselt. Teilweise verbessert, teilweise nur Verfahren geändert. So war die Brennkammer ursprünglich aus vielen Profilen zusammengeschweißt. Die letzte Version dagegen gegossen, was deutlich preiswerter ist. Das einzige was nicht verändert wurde war die Düse. Die wäre beim nächsten Upgrade dran gewesen. Das bedeutet obwohl das Triebwerk in Schub und Masse weitgehend gleich bleib haben sich Technologien in der Fertigung geändert. Das gleiche gilt auch für den Nachbau anderer Triebwerke wie der F-1.

Was aber in jedem Falle eingespart wird ist der Entwicklungszyklus. Schaut man sich den bei bekannten Triebwerken an, so sieht man, das man sehr bald einen funktionsfähigen ersten Prototyp hat, doch bis dieser das Testprogramm durchlaufen hat vergehen Jahre und das ist das teuerste an den Tests. Das SSME erreichte z.B. 1977 das 100% Schublevel über die volle Brennzeit. Danach wurde es aber noch drei Jahre lang weiter getestet. Das Vinci erreichte dieses Level 2010 - sieben Jahre vor Qualifikationsende. Die Tests sind das teure an einem Triebwerk. Doch nur sie erlauben es zum einen Probleme zu untersuchen indem man bewusst Abweichungen provoziert (z.B. das Treibstoffverhältnis variiert, Verbrennungsinstabilitäten induziert etc.). Zwar tendiert man heute dies zu verkürzen, doch wenn die Ansprüche höher sind, z.B. bei Oberstufen Triebwerken testet man doch intensiv. Das Vinci wird 45.000 s in 150 Tests absolvieren. Beim RS-68 das in der ersten Stufe der Delta eingesetzt wird genügte ein Drittel der Testdauer. Newcomer wie SpaceX kommen sogar mit nur 1.970 s Testzeit in 28 Tests aus,

Diese aufwendigen Tests die viel Geld und Zeit kosten können entfallen bei einem Nachbau. Dessen Kinderkrankheiten hat man schon ausgemerzt. Ja es ist sogar geflogen, was getestete Triebwerke nicht sind. So gesehen spricht viel für einen Nachbau, vor allem wenn das Triebwerk passt, also in Schub und Brenndauer zur geplanten Stufe passt.

Was allerdings auffällig ist, ist das es in den letzten Jahren deutlich teurer geworden ist. Nach dem Artikel soll der Aufbau einer Produktion 5-8 Jahre dauern. Problematisch ist, dass man zwar die Triebwerke in Lizenz bauen darf, aber sie nicht mitentwickelt hat. Man hat nur Einsicht in die Testunterlagen. Netterweise eine Folge der ITAR Regeln, die einen Technologieexport von den USA verhindern sollen...

Wie teuer es wird weiß man noch nicht. Eine erste Charge von 220 Millionen wird gerade genehmigt. Geschätzt wird mit 1 Milliarde für die US-Produktion. Doch sicherlich wird dann das produzierte Triebwerk teurer sein. Russland verkauft sie für 10 Millionen Dollar pro Stück. Sie haben in etwa den gleichen Schub wie ein RS-68, das kostet 25 Millionen Dollar.

Das vernünftigste wäre es die Atlas aufzugeben, was die Delta verbilligen würde (höhere Stückzahlen) und man braucht auch keine zwei RL-10 Versionen mehr. Eventuell kann man auch die Atlas SRB an der Delta einsetzen, denn diese sind mit 46 t etwas schwerer als die GEM-60 und sollten so die Nutzlast steigern. Was als Manko bleibt ist dass man die Nutzlast bei der Delta 4 nicht so fein dosieren kann. Doch Boeing hat auch Versionen mit sechs Boostern vorgeschlagen die diese Lücke füllen könnten. Allerdings hat dann die Antares in einigen Jahren ein ähnliches Problem, denn ihre NK-33 werden nicht mehr gefertigt bzw. selbst wenn sie erneut gefertigt werden, dann dürfte man wenn man konsequent ist sie nicht kaufen. Ein RD-180 hätte zwei NK-33 ersetzen können.

21.5.2014: Schlager, Superstars und so

Kürzlich habe ich mir auf meinen MP3 Player eine Zusammenstellung der Billboard Charts von 1976 bis 1987 gespielt und die so nach und nach gehört. Passend dazu gab es auch eine Dokumentation über die Geschichte des deutschen Schlagers. Die erste Erkenntnis: auch in den USA ist der größte Teil der Charts nicht Rock, Pop, Disco oder Funk. Es ist das was bei uns Schlager ist. Dort heißt es eben Folk-music oder Country, wobei Country wenigstens ein eigener Musikstil ist. Aber es gibt genauso flache und plätschernde Lieder wie im deutschen Schlager.

Ich glaube überall auf der Welt gibt es so was wie Schlager, wenn man es nicht ein einem Musikstil fest macht, sondern am Liedgut, das selten geistig anspruchsvoll ist, sich meist um triviale Dinge wie Liebe dreht und eingehende Refrains hat ohne längere Texte. Ich mag Schlager, Schlager aus den Siebzigern. Da passte er in die Zeit und die Musikarrangements waren zumindest manchmal besser. Nach der neuen deutschen Welle hat er sich ja nicht so richtig erholt und ist inzwischen zur volkstümlichen Musik gewandelt.

Man kann aber auch Schlager verschandeln. Ich habe kürzlich mal nach "Er gehört zu mir" von Marianne Rosenberg gesucht. Ich hatte es zweimal in der Sammlung. Einmal die Originalaufnahme aus den Siebzigern und dann hat sie es 2004 nochmals aufgenommen. Das Original ist besser. Mir fiel dann auch einmal etwas ein. Vor ein paare Jahren hatte ich Kontakte in die USA und Kanada, und da habe ich mal den Link zum Youtube Video von Marianne Rosenberg geschickt und die fanden den Song toll. Ich habe mich lange gefragt warum, denn sie können den Text ja nicht verstehen. Beim Anhören der Versionen war es mir klar: es war die Musik. Der Gesang von Rosenberg ist ziemlich dünn und zu hoch. aber die Musik ist dufte. Unverständlich warum sie den 2004 durch einen Beatteppich ersetzt hat, denn an Stimmqualität hat sie zugenommen.

Das führt mich zu einem weiteren kleinen Zwischenspiel: wie verschandele ich Covers. Ich habe kürzlich das Video von Joan Jett "I love Rock'n Roll" angesehen. Da dachte ich mir: na da haben die wohl ein Modell als Rock-Röhre darstellen wollen, denn dafür sah sie mir zu ordentlich, zu glatt aus. Doch Nachschauen in der Wikipedia ergibt das Joan Jett wohl immer Rocksängern war. Weiterhin erfuhr das der Titel von den Arrows ist. Ich kannte ihn nur von Jett. Das Organal von den Arrows ist eher mau. Aber es geht wie ich in der Liste der "empfohlenen Videos" sehe noch viel schlimmer. der Song ist auch von Birtney Spears gecovert worden und wenn ich sie so sehen dann weiß was ein Modell das Rock 'N Roll Röhre sein will WIKLICH ist. Die gute hat auch den Song nicht verstanden und scheint ihn mit mit einem Schmusesong zu verwechseln.

Was mir auch auffiel ist das es heute kaum noch Künstler gibt mit langhaltigem Erfolg. In den Achtzigern gab es noch etliche Hits von Leuten die waren schon in den Sechzigern aktiv (manche sind es heute noch) wie Phil Collins, David Bowie andere kamen damals gerade auf und waren bis ins neue Jahrtausend aktiv wie Madonna. Irgendwie ist nicht nur die Musik schlechter geworden sondern auch alles schnelllebiger geworden. Dabei gibt es heute mehr Musik denn je. Wer mal alte Serien ansieht wird feststellen, das früher da kaum Musik im Hintergrund lief. Auch im Film, wobei man hier aber schon früher auf Musik als dramaturgisches Element setzte, allerdings früher mehr als heute mit eigens komponierter Filmmusik. Natürlich kommen auch Werbespots heute immer musikuntermalt daher. Vielleicht wird sie wegen der Allgegenwart nicht so wichtig. an den Verkäufen kann es nicht liegen. Denn seit man Musik online haben kann wird mehr verdient als früher - ein Download ist schneller gemacht als im Laden eine CD gekauft und Musikabos gab es früher auch nicht.

Zuletzt sah ich mir eine Zusammenfassung von Walulis sieht fern. Da hat er sich einem Werbespot für einen schwarzen Glasstein in Brilliantschliff der für 59,95 Euro vertickt wird angenommen, er würde schlechte Energien absorbieren und wäre "handbesprochen". er deckte auch auf das gezeigte Fotos einer angeblichen Kundin aus einer Fotobibliothek stammen und das Model besucht das natürlich nichts von dem Stein wusste.

Ein Stein der schlechte Energien absorbiert, so was kaufen die Leute. Das ist einer der Augenblicke wo ich merke das ich etwas grundsätzlich falsch mache. Ich schreibe Bücher für Leute die sich für was interessieren, die wissbegierig sind und einigermaßen Intelligent. Viel einfach hat man es im Leben wenn man die Leute bescheist und sich an die absolut unterbelichteten wendet. Ich sollte Bücher produzieren mit lauter weißen Blättern die man nicht liest sondern auf den Tisch stellt,dann lernt man alles. Bücher wie "Reich in 5 Tagen". "Wie bekomme ich den Traummann?" oder "Der einzige wahre Weg ins Nirwana". Oder ich entwerfe eine Bücherhülle in die man ein Buch hineingibt, handbesprochen. Legt man diese mit dem Buch unter das Kopfkissen, so hat man über Nacht den Inhalt memoriert. Ich glaube das wird ein Verkaufsschlager. 

So und dann will den kurzwelligen Zwischenstopp bei nicht so tiefer gehenden Themen beenden mit einem Musiktipp. Das Lied habe ich 1983 auf einer Klassenfahrt nach Berlin rauf und gehört. Trotz der Überdosis kann ich es heute immer noch hören und es ist auch nicht so anspruchsvoll im Text:

https://www.youtube.com/watch?v=o9Gj8earX_w

23.5.2014: 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/Umlaufszeit1 - 1/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.

Beim Erde und Mars (365 bzw. 687 Tage) erhält man 776 Tage und in 776 Tagen umläuft die Erde die Sonne genau 2,126 mal und der Mars 1,126 mal - sie stehen wieder im selben Winkel zueinander. Rund um diesen Zeitpunkt kann man starten, normalerweise startet man vor der Opposition, und kommt danach an. Dieses Jahr ist die Opposition am 8.4. Die beiden Marssonden starteten am 17. und 30.11 also mehr als 5 Monate vorher und Erreichen den Mars Mitte/Ende September, also 5 Monate später. Das ist typisch für die Flugbahnen.

Doch wie sieht es mit drei Planeten aus also im obigen Beispiel Erde - Uranus - Mars. Das geht mit obiger Formel nicht. Bei drei Planeten ist es sehr unwahrscheinlich dass man einen gemeinsamen kleinen Teiler findet, sodass sich Startfenster nur in sehr großen Abständen finden. Doch das ist auch nicht nötig. Bedingt durch die Gravitationskraft kann der zweite Planet die Bahn umlenken und so die Sonde zu einem dritten Planeten schicken, der sich nicht an der idealen Position befindet. In wie weit das hängt von der Ankunftsgeschwindigkeit und Zielgeschwindigkeit ab, da auch diese geändert wird.

Bei den äußeren Planeten um die es geht wird man über Jupiter als Sprungbrett erreichen oder direkt, aber das dauert dann ziemlich lange wenn man nicht schon beim Start stark beschleunigt. Wir haben dann die Situation dass man einen Planeten mit einer vergleichsweise kurzen Umlaufszeit hat (Erde) und zwei oder mehrere Planeten mit einer höheren Umlaufszeit (sie liegt schon bei Jupiter bei fast 12 Jahren) hat. Es gibt praktisch alle 13-14 Monate ein Startfenster zu Jupiter, so kann man die Erde herauslassen und nur die Umlaufszeiten zwischen Jupiter und dem Zielplaneten betrachten und man kommt zu folgenden Ergebnissen:

Analog könnte man auch den Saturn als Sprungbrett nutzen:

Doch die Flüge über Saturn sind wegen der langen Perioden eher unattraktiv. Innerhalb dieses Zeitraums gibt es etwa 3 bis maximal 4 Jahre in denen man jährlich starten kann. Jupiter lenkt die Sonde um und beschleunigt sie je weiter er sie umlenkt. Daher gibt es am Anfang ein Startfenster mit der kürzesten Reisedauer bei der Jupiter nahe passiert wird. Danach darf er die Sonde immer weniger stark umlenken und die Passagedistanz wird größer, die Reisedauer weil die Sonde dann nicht so strak beschleunigt wird, ebenfalls. Man kann das an den Startdaten von projektierten Plutosonden sehr gut zeigen:

Startdatum Reisezeit Startgeschwindigkeit Jupiternächster Punkt
2003 8 Jahre 15.757 km/s 142.800 km
2004/12 8 Jahre 16.024 km/s 585.000 km
2006/1 9 Jahre 16.90 km/s 2.300.000 km
2007 13 Jahre 17.00 km/s Kein Flug über Jupiter mehr möglich

Zum Glück gibt es diesen Tatbestand, sonst wäre New Horizons nicht möglich gewesen in der kurzen Zeit die es gab nachdem die NASA Pluto Kuiper Express einstellte die 2003/4 starten sollte. Trotzdem: Hätte man 2003 starten können, man wäre nach 8 anstatt 9 Jahren bei Pluto gewesen. Nach 2007 müsste Jupiter weil er nun soweit in der Bahn vorgerückt ist die Sonde retrograd umlenken, also gegen ihre Bewegungsrichtung. Das bedeutet aber eine Abbremsung, damit kann sie Pluto nur noch erreichen wenn sie vor der Ankunft ihn schon erreichen konnte und sogar noch noch Überschussgeschwindigkeit hat, was offensichtlich sinnlos ist. Analoge Überlegungen kann man für jeden Start ins äußere Sonnensystem anstellen.

Kommen wir zurück zu der Frage: Bein einem Flug Jupiter - Uranus - Neptun kann man wegen dieses Tatbestandes, dass man mehrere Jahre hat, in der Jupiter seine Position wechseln kann Jupiter ignorieren. Es bleibt das gemeinsame Startfenster von Uranus und Neptun - und das beträgt 176 Jahre. Das letzte war 1977, wenn also die SLS im Jahr 2155 einsatzbereit ist, kommt sie gerade zur rechten Zeit. Das ist ein Grund für die Voyager Sonden. Ihre Mission war nur von 1977 bis 1979 möglich, dann erst mal nicht bis 2155 wieder.

Zum Schluss, abgeleitet von den bekannten Startfenstern, die nächsten Startfenster zu den äußeren Planeten:


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