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Autor Thema: Mit Mars Fly-Bys zum Mars ?  (Gelesen 710 mal)

Offline Stefan307

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Mit Mars Fly-Bys zum Mars ?
« am: 28. Dezember 2018, 21:02:14 »
Hallo,
geht euch das auch manchmal so? Ihr lest etwas über eine Raumfahrmission was ihr für eine clevere Lösung haltet und im eurem Kopf fragt ihr euch, könnte man das Prinzip nicht auch an anderer Stelle anwenden?
Beim Studium dieses Blog Artikels von Michael Khan zum Flug von BepiColombo https://scilogs.spektrum.de/go-for-launch/bepicolombo-der-transfer-zum-merkur/ ging es mir jedenfalls so. Und zwar geht es um den Abschnitt 3 "Endgame" BepiColombo vollzieht eine ganze Reihe von Fly-Bys am eigentlichen Missionsziel also Merkur und nähert dadurch seine Bahn an die des Merkurs an. Am Ende am Ende reicht dann ein relativ kleines Manöver aus um in die Merkur Umlaufbahn zu gelangen.
Nun bewegen wir uns mal Gedanklich zum Mars, wenn man in dessen Umlaufbahn will, fliegt man gewöhnlich auf einer Hohman Bahn von der Erde zum Mars und führt dort ein Recht Treibstoff intensives Manöver aus um in dessen Umlaufbahn zu gelangen.
Das bringt mich zu einem älteren Blog Artikel https://scilogs.spektrum.de/go-for-launch/exomars-woran-man-alles-denken-muss/
hierbei geht es um ein Notmanöver für den TGO im Falle eines Fehlers bei der Abtrennung von Schiaparelli. Aber der eigentliche Witz ist ja das die Masse des Mars offensichtlich ausreicht um ein Raumfahrzeug aus der Hohman Transfährbahn auf eine Solare Umlaufbahn zu heben die mehr oder weniger der des Mars's entspricht.
Wenn wir jetzt zurück zum Merkur Artikel gehen kann man wohl aus einer Umlaufbahn die dem Planeten sehr "nahe" ist unter Ausnutzung der Gleichgewichtspunkte in eine (hohe) Umlaufbahn rutschen.
Soweit so gut, das ganze funktioniert dann wohl nur so lange man in der Ebene des Planeten bleibt (in der Ebene liegen ja auch die Gleichgewichtspunkte).
Man müsste also einen Fly-by am Mars planen der die Ebene der Marsbahn trifft bzw. beibehält.
Jetzt beschleicht sich nur bei mir beim Schreiben der Verdacht das ich hier einen Gedankenfehler mache....
Sollte es so "einfach" sein das Manöver für den Marsorbit einzusparen? wo ist mein Gedankenfehler?
MFG S

Offline Terminus

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Re: Mit Mars Fly-Bys zum Mars ?
« Antwort #1 am: 28. Dezember 2018, 22:04:01 »
Ich hab das jetzt nur flüchtig gelesen und auch die erwähnten "älteren Blog-Artikel" nicht gelesen. Ich hätte zwei Schnellschuss-Erklärungen anzubieten, warum man es beim Mars nicht mit diesen Flyby-Manövern macht.

Erklräung Nr. 1: Bei den Merkur-Flybys ist es ja wohl so, dass BepiColombo eben mehrere von diesen Flybys braucht - bevor sie am Ziel anlangt, muss sie also auch mehrmals um die Sonne zirkeln. Da der Merkur relativ dicht an der Sonne ist, sind das aber nur "Merkur-Jahre", es geht also relativ schnell und man kann damit leben.

Dasselbe Manöver würde beim Mars vielleicht analog genauso funktionieren? Aber hier reden wir dann auch von mindestens (!) einem zusätzlichen Mars(!)jahr, bis die Sonde in den Mars-Orbit eintreten kann. Das ist schon eine deutlich längere Zeit, und weil man nicht so lange warten will, bremst man lieber ordentlich, sei es nur mit Treibstoff, sei es mit Treibstoff plus Aero-Braking...

Erklärung Nr. 2: Eben, beim Mars kann man "aero-braken", beim Merkur nicht. Also, man bremst sich zunächst mal mit dem Haupttriebwerk in einen provisorischen, hochelliptischen Orbit ein, der als solcher für Wissenschaft noch nicht so viel taugt -  Hauptsache, man ist überhaupt erstmal im Mars-Schwerefeld - und zirkularisiert diesen dann nach und nach mit Hilfe der Atmosphäre. Das kostet insgesamt nicht so viel Treibstoff wie ein reines Bremsmanöver a la "Mariner" oder "Viking", und ist somit der bessere Kompromiss als ein bis mehrere Mars-Flybys und entsprechend längeres Warten auf die Mission.

Im Umkehrschluss könnte das heißen: Angenommen a) der Mars hätte keine Atmosphäre und b) die Wartezeit bis zum Missionsbeginn spielt keine so große Rolle, dann würde man es vielleicht genau so machen wie Du vorgeschlagen hast. :)

Offline FlyRider

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Re: Mit Mars Fly-Bys zum Mars ?
« Antwort #2 am: 28. Dezember 2018, 22:17:49 »
Meine laienhafte Antwort: Es rentiert sich einfach nicht.
Der Merkur ist energetisch gesehen (deltaV) wegen der Nähe der Sonne eine ganz andere Nummer, der Mars relativ gesehen viel einfacher zu erreichen. Wie Terminus schon geschrieben hat: Das viel längere Marsjahr und die Möglichkeit des Bremsens in der Atmosphäre machen das langwierige Manöver schlicht unnötig bzw. unrentabel.

Offline Stefan307

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Re: Mit Mars Fly-Bys zum Mars ?
« Antwort #3 am: 28. Dezember 2018, 22:27:47 »
Das mit dem rentieren ist ja auch ganz wesentlich davon abhängig, wie schwer das Gesamtpaket ist ;)
Das ganze ist auch keine Konkurrenz zum Aero Breaking, das muss man evtl. dann immer noch machen um die Bahn näher an den Mars zu bekommen, Es könnte allerdings ein Aero Capture Ersetzen oder halt das traditionelle "ein bremsen" mit den Triebwerken.
Und ja wir wollen mal davon ausgehen das die Flug zeit unbedeutend, die Nutzlast die tatsächlich am Mars ankommt allerdings entscheidend ist.
Oder anders ausgedrückt wie kommt man mit möglichst wenig deltaV zum Mars?

MFG S

Offline stillesWasser

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Re: Mit Mars Fly-Bys zum Mars ?
« Antwort #4 am: 28. Dezember 2018, 23:38:03 »
Also, wenn Zeit unbedeutend ist und nur das delta-v zählt, dann gewinnt wohl das Interplanetary Transport Network ( https://en.wikipedia.org/wiki/Interplanetary_Transport_Network ). Nahezu kein delta-v benötigt, dummerweise braucht man ca. 1000 Jahre zum Mars ::)
"Dragon 2 is designed to be able to land anywhere in the solar system. Red Dragon Mars mission is the first test flight."- https://twitter.com/elonmusk/status/725364699303301120

Offline Stefan307

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Re: Mit Mars Fly-Bys zum Mars ?
« Antwort #5 am: 29. Dezember 2018, 14:43:22 »
Also, wenn Zeit unbedeutend ist und nur das delta-v zählt, dann gewinnt wohl das Interplanetary Transport Network ( https://en.wikipedia.org/wiki/Interplanetary_Transport_Network ). Nahezu kein delta-v benötigt, dummerweise braucht man ca. 1000 Jahre zum Mars ::)

Oh, vielen Dank das kannte ich so noch nicht! Ok, 1000 Jahre ist etwas zu lang  ;) Aber so 3-5 Jahre zum Mars würde ich nicht als Problem ansehen zumal ich das auch so verstehe das man nicht an die "traditionellen" Startfenster gebunden ist...
Da steckt erhebliches Potenzial drin!

MFG S

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