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  • Rainer

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Wie berechnet man den Flug von z.B. der Erde bis zum Mars? 05 Jan 2022 07:00 #1356

  • Sebastian Müller
  • Sebastian Müllers Avatar Autor
Ich bin Physik-Lehramtsstudent.
Da ich ein großer Mathematikjunkie war in der Schule hat mich immer die Frage beschäftigt wie man mit Raketen/Raumschiffen einen Kurs im Weltall bestimmt und berechnet.
Also wenn ich beispielsweise zum Mars fliegen will, dann ziele ich ja nicht auf ein unbewegliches Ziel, sondern auf ein sich schnell bewegendes Ziel.
Also muss man ja rechnerisch antizipieren, wo der Mars sich in Zukunft befinden wird, wenn das Raumschiff mit maximalem Schub fliegt.
Meine Frage also: Wie berechnet man sowas?
Bisher konnte mir das kein Physikprofessor/-dozent an meiner Uni beantworten.
Haben Sie da vielleicht auch Literaturempfehlungen für mich sollte man die Frage nicht so einfach hier beantworten können.
Bzw. in welchen Themenfeldern muss ich weiter stöbern. Haben diese spezielle wissenschaftliche (englische) Bezeichnungen?
Mir ist schon klar, dass diese Arbeit in der Realität Supercomputer berechnen, aber für ein System "Sonne Erde Raumschiff Mars" wird sich so eine Rechnung doch wohl auch annäherungsweise auf Papier herleiten/ausrechnen lassen? Oder?

Daran anschließend die Frage, welche Daten brauche ich dafür? Woher bekomme ich diese? (Planetenbewegungen, Raketenleistungen)

Vielen Dank schonmal im Voraus.

Liebe Grüße Sebastian Müller aus Köln

Wie berechnet man den Flug von z.B. der Erde bis zum Mars? 05 Jan 2022 23:33 #1360

Wie berechnet man sowas?

Wegen der vielen Faktoren geht dies nur über eine Simulation. Natürlich gibt es für die gängigen Konstellationen Faustformeln, die für einen Theoretiker bereits genau genug wären.

Allein für den Bahnwechsel im Orbit gibt es unterschiedliche Methoden, zB ist der Hohmann Transfer der sparsamste.

Beim interplanetaren Flug wird weiterhin der Swing By ausgenutzt, also eine Beschleunigung durch die gravitative Anziehung der zu passierenden Planeten. Sogar ein Swing By an der Sonne wird genutzt, um Treibstoff zu sparen und mehr Nutzlast laden zu können.

Wie diese Bahnen ausgetüftelt werden, kann ich nicht sagen, aber ich gehe davon aus, dass es sich um Intuition und Try and Error mit sehr viel Erfahrung handelt, wie ja auch ein Billardspieler sich eine Bahn ausdenkt oder ein Golfspieler den Wind einschätzt etc.

Jedenfalls muss eine gefundene Bahn immer einen Streuwinkel berücksichtigen, innerhalb der sie noch stabil ist bzw noch korrigiert werden kann.

Beim kürzlich gestarteten JWST musste zudem die Trümmerdichte in Erdnähe bei einer der Bahnschleifen berücksichtigt werden, um das Risiko einer Beschädigung gering zu halten. Auch eine Überhitzung durch Sonnenstrahlung musste bei der Bahn vermieden werden.
Letzte Änderung: von Rainer Raisch.

Wie berechnet man den Flug von z.B. der Erde bis zum Mars? 07 Jan 2022 10:43 #1364

  • Michael Hoffmeister
  • Michael Hoffmeisters Avatar Autor
geht das alles nicht viel einfacher? ich würde mal davon ausgehen, dass sich nur mein raumschiff bewegt. ich starte auch nicht von der erde, sondern aus dem orbit, den weg erde orbit rechne ich später dazu. vom orbit aus beschleunigen z.b. mit 10 m/s2 bis auf zb. 30km/s, das wäre auch mein bremsweg und meine bremszeit. der restliche weg ist ja mit konstaner geschwindigkeit. fertig. jetzt weiss ich, wie lange ich brauche, kann damit zurückrechnen, wo der mars gewesen sein muss, um zur meiner ankunft ebenfalls dort zu sein. als letztes würde ich mich dann um die beschleunigung durch planeten-gravitationen kümmern. Ginge das nicht so einfach ?

Wie berechnet man den Flug von z.B. der Erde bis zum Mars? 07 Jan 2022 17:23 #1365

Klar geht es einfacher, aber der Spritverbrauch ist kritisch.

Nun gut, für den Mars ist das nicht so problematisch, der ist ja ein Nachbar.

Dennoch gibt es unterschiedliche Wege zu seiner Bahn zu gelangen. Insbesondere würde ein Bremsmanöver nur unnötig Sprit verbrauchen, daher wäre es besser, die Geschwindigkeit von Anfang an so anzupassen und lieber mehr Zeit einzukalkulieren.

once about every 26 months, they are aligned in a way that allows the most energy-efficient trip to Mars.
mars.nasa.gov/mars2020/timeline/cruise/
Letzte Änderung: von Rainer Raisch.

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