Geschwindigkeit von Raumschiffen
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Die meisten Raketen werden ja auch irgendwann abbremsen müssen. Vielleicht lohnt es sich nicht schneller zu fliegen wenn man dafür später stärker bremsen muss. Auf http://de.wikipedia.org/wiki/Wiedereintritt#Risiken steht z.B. das es schwer ist auf dem Mars zu landen weil die Atmosphäre dort eine recht geringe Dichte hat und somit nur schwach abbremst.
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space shuttle schrieb:
Habe gehört, dass die Geschwindigkeit von aktuellen Raumschiffen/Kapseln auf ca. 40000 km/h beschränkt ist.
Voyager 1 Sonde : http://de.wikipedia.org/wiki/Voyager_1
Geschwindigkeit relativ zur Erde: 41,799 km/s
Geschwindigkeit relativ zur Sonne: 17,082 km/s(Stand: 31. Juli 2009)
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volkard schrieb:
vielleicht schießen die raketen den kram nur mit 40000 km/h hinten raus.
Raketen funktionieren nicht so.
Diese Zahl klingt erstaunlich niedrig. Es gibt durch relativistische Effekte theorteische Maximalgeschwindigkeiten für Raumschiffe, die dann von der Energiedichte des Kraftstoffs abhängen. 40000 km/h klingt jedoch erstaunlich niedrig, selbst für die chemischen Raketen die man heute so verwendet. Ich weiß noch aus dem Kopf, dass eine Fissionsrakete theoretisch 8-10% Lichtgeschwindigkeit, eine Fusionsrakete ca. 15% Lichtgeschwindigkeit und eine Antimaterierakete glaube sogar bis 80% Lichtgeschwindigkeit erreichen kann. Zumindest Fissions- und Fusionsraketen wären ja heute schon baubar, wenn den irgendjemand Interesse hätte.
Und langsame chemische Antribe kann man mit Tricksereien in der Flugbahn beschleunigen, indem man Stöße mit den Planeten des Sonnensystems macht. Dies macht man auch für interplanetare Sonden, ich finde aber gerade keine Referenzen auf die Geschwindigkeit die dadurch erreichbar ist.Wo hast du die Zahl denn her? Ist auch nicht die Geschwindigkeit von Objekten im Erdorbit gemeint?
edit: Gregor hat anscheinend die entsprechende Referenz gefunden, während ich geschrieben habe. Man bedenke jedoch, dass die NASA ziemlich kostensparend arbeiten muss, wahrscheinlich liegt das theoretische Maximum eines chemischen Antriebs höher, habe aber keine Lust dies jetzt auszurechnen, weil das nicht ganz einfach ist.
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SeppJ schrieb:
volkard schrieb:
vielleicht schießen die raketen den kram nur mit 40000 km/h hinten raus.
Raketen funktionieren nicht so.
Meine Anschauung läßt mich zweifeln, daß ich schneller werden kann, als ich die Reaktionsmasse hinten rausschieße. Bist Du da anderer Meinung?
Ionentriebwerke mit Kernreaktoren werden natürlich schneller als 40k km/h. Vielleicht sind das nicht die "aktuellen Raumschiffen/Kapseln".
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volkard schrieb:
SeppJ schrieb:
volkard schrieb:
vielleicht schießen die raketen den kram nur mit 40000 km/h hinten raus.
Raketen funktionieren nicht so.
Meine Anschauung läßt mich zweifeln, daß ich schneller werden kann, als ich die Reaktionsmasse hinten rausschieße. Bist Du da anderer Meinung?
"Schneller" relativ zu was?
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volkard schrieb:
Meine Anschauung läßt mich zweifeln, daß ich schneller werden kann, als ich die Reaktionsmasse hinten rausschieße. Bist Du da anderer Meinung?
Also meine Anschauung sagt was anderes.
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SeppJ schrieb:
Ich weiß noch aus dem Kopf, dass eine Fissionsrakete theoretisch 8-10% Lichtgeschwindigkeit, eine Fusionsrakete ca. 15% Lichtgeschwindigkeit und eine Antimaterierakete glaube sogar bis 80% Lichtgeschwindigkeit erreichen kann. Zumindest Fissions- und Fusionsraketen wären ja heute schon baubar, wenn den irgendjemand Interesse hätte.
Ich weiß noch aus dem Kopf, daß es unmöglich ist, die Erdanziehung zu verlassen. Damit haben Professoren damals man Jule Vernes Geschichten plattgemacht. Dynamit als der brisanteste Sprengstoff hatte nicht den Energiegehalt, sich selbst zu entschwerkraften. Man hatte vergessen, daß es kein Problem ist, auf dem Boden 1000t Dynamit zu nehmen, um eine t Nutzlast hochzusprengen. Deine Fusionsrakte muß auch nur 15% der Lichtgeschwindigkeit erreichen, um dann ausgebrannt abgeworfen zu werden und man macht mit der zweiten Stufe weiter und dann mit der dritten, und der vierten. Um 30% zu erreichen, muß man halt etwas mehr Geld ausgeben.
Die Bussard-Staustrahltriebwerke haben keine so kleinen Beschränkungen.
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SeppJ schrieb:
edit: Gregor hat anscheinend die entsprechende Referenz gefunden, während ich geschrieben habe. Man bedenke jedoch, dass die NASA ziemlich kostensparend arbeiten muss, wahrscheinlich liegt das theoretische Maximum eines chemischen Antriebs höher, habe aber keine Lust dies jetzt auszurechnen, weil das nicht ganz einfach ist.
Naja, ich habe ja mehr ein Beispiel gepostet. Hier ist der Link zum entsprechenden Manöver:
http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist
Allerdings habe ich da leider nichts zu den erreichbaren Geschwindigkeiten gesehen.
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volkard schrieb:
SeppJ schrieb:
Ich weiß noch aus dem Kopf, dass eine Fissionsrakete theoretisch 8-10% Lichtgeschwindigkeit, eine Fusionsrakete ca. 15% Lichtgeschwindigkeit und eine Antimaterierakete glaube sogar bis 80% Lichtgeschwindigkeit erreichen kann. Zumindest Fissions- und Fusionsraketen wären ja heute schon baubar, wenn den irgendjemand Interesse hätte.
Ich weiß noch aus dem Kopf, daß es unmöglich ist, die Erdanziehung zu verlassen. Damit haben Professoren damals man Jule Vernes Geschichten plattgemacht. Dynamit als der brisanteste Sprengstoff hatte nicht den Energiegehalt, sich selbst zu entschwerkraften. Man hatte vergessen, daß es kein Problem ist, auf dem Boden 1000t Dynamit zu nehmen, um eine t Nutzlast hochzusprengen. Deine Fusionsrakte muß auch nur 15% der Lichtgeschwindigkeit erreichen, um dann ausgebrannt abgeworfen zu werden und man macht mit der zweiten Stufe weiter und dann mit der dritten, und der vierten. Um 30% zu erreichen, muß man halt etwas mehr Geld ausgeben.
Die Bussard-Staustrahltriebwerke haben keine so kleinen Beschränkungen.Nee, das ist schon mit beliebig vielen Stufen gerechnet (man hat ja inzwischen gelernt). Sieht also nicht so gut aus mit der Erforschung des Weltalls in nächster Zeit, wenn man sich nicht nochmals tolles neues Konzept wie dei Rakete ausdenkt
. Jules Verne wollte wollte seine Raumschiffe ja noch in den Orbit schießen*.Ich habe jetzt auch einen passenden Link zum Thema, leider wird die Rechnung nicht vorgeführt sondern nur das Ergebnis genannt und die Quelle zu der Rechnung ist im Quicktime Format und das will ich meinem Rechner nicht antun.
* Jetzt wäre die Interessante Frage: Reichen die heutigen Nuklearsprengstoffe aus um Jule Vernes Weltraumkanone zu realisieren? Bin aber zu müde um das heute abend noch nachzurechnen.
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Gregor schrieb:
Naja, ich habe ja mehr ein Beispiel gepostet. Hier ist der Link zum entsprechenden Manöver:
http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist
Allerdings habe ich da leider nichts zu den erreichbaren Geschwindigkeiten gesehen.
Da ich mal annehme, dass die das vorher genau geplant haben, dürfte das schon nahe am Optimum sein. Eine obere Schranke ist natürlich die Geschwindigkeit des Planeten gegen den man stößt, wenn man es schafft ein Raumschiff zu bauen, dass solch einen Stoß übersteht. andere Faktoren werden in dem Artikel genannt.
edit: Der schnellste Planet, Merkur, hat eine Orbitalgeschwindigkeit von um die 45.000km/s. Es ist also noch reichlich Potential nach oben für dieses Manöver vorhanden.
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Gregor schrieb:
space shuttle schrieb:
Habe gehört, dass die Geschwindigkeit von aktuellen Raumschiffen/Kapseln auf ca. 40000 km/h beschränkt ist.
Voyager 1 Sonde : http://de.wikipedia.org/wiki/Voyager_1
Geschwindigkeit relativ zur Erde: 41,799 km/s
Geschwindigkeit relativ zur Sonne: 17,082 km/s(Stand: 31. Juli 2009)
Meinte eher aus eigener Kraft ohne Swing-by Trick, sorry, hab ich doof formuliert. Die ca. 40k km/h hatten z.B. die Apollo-Schüsseln ( http://de.wikipedia.org/wiki/Apollo-Programm -> Typischer Apollo-Missionsverlauf )
# Start in Kennedy Space Center
# Abtrennung der 1. Stufe in ca. 56 km Höhe, d. h. in der hohen Stratosphäre (Geschwindigkeit ca. 10.000 km/h – Mach
# Unmittelbar anschließend Zündung der 2. Stufe
# Kurz darauf Abtrennung des Triebwerksgehäuses (engine skirt, offiziell interstage genannt) und des Rettungsturms (launch escape tower)
# Abtrennung der 2. Stufe in ca. 185 km Höhe (Geschwindigkeit ca. 24.000 km/h)
# Unmittelbar danach Zündung der 3. Stufe, Einschwenken in eine nahe Erdumlaufbahn (Geschwindigkeit ca. 28.000 km/h), Abschalten der 3. Stufe
# Nach einigen Erdumrundungen Neuzündung der 3. Stufe, (TLI, trans-lunar injection) Ausdehnung des Orbits bis zum Mond (im Gegensatz zu einer häufigen Annahme keine Überschreitung der Fluchtgeschwindigkeit und Erdflucht (Apollo 8 erreichte 10,822 km/s – ca. 39.000 km/h [3] – auch auf dem Mond befindet man sich immer noch in einem Erdorbit)Anscheinend gehts auch etwas schneller, in dem Voyager-Artikel war eine Startgeschwindigkeit von 15 km/s = 54k km/h beschrieben. Danke für den Link.
Der Swing-by Trick ist natürlich eine feine Sache. Allerdings muss man ja erstmal bis zu nem anderem Planeten kommen, um sich von ihm "wegschießen" zu lassen. D.h. für die Reise zum Mars lohnt sichs wahrscheinlich nicht, erst woanders hin zu fliegen, da seine Umlaufbahn ja gleich nach der der Erde kommt.
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SeppJ schrieb:
... Der schnellste Planet, Merkur, hat eine Orbitalgeschwindigkeit von um die 45.000km/s. Es ist also noch reichlich Potential nach oben für dieses Manöver vorhanden.
Hm...also hier steht was von 47,87 km/s (Mittlere Orbitalgeschwindigkeit): http://de.wikipedia.org/wiki/Merkur_(Planet)
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SeppJ schrieb:
Eine obere Schranke ist natürlich die Geschwindigkeit des Planeten gegen den man stößt, wenn man es schafft ein Raumschiff zu bauen, dass solch einen Stoß übersteht. andere Faktoren werden in dem Artikel genannt.
In dem Artikel steht:
Suppose that you are a "stationary" observer and that you see: a planet moving left at speed U; a spaceship moving right at speed v. If the spaceship is on the right path, it will pass close to the planet, moving at speed U + v relative to the planet's surface because the planet is moving in the opposite direction at speed U. When the spaceship leaves orbit, it is still moving at U + v relative to the planet's surface but in the opposite direction, to the left; and since the planet is moving left at speed U, the spaceship is moving left at speed 2U + v from your point of view – its speed has increased by 2U, twice the speed at which the planet is moving.
It might seem that this is oversimplified since we have not covered the details of the orbit, but it turns out that if the spaceship travels in a path which forms a hyperbola, it can leave the planet in the opposite direction without firing its engine, the speed gain at large distance is indeed 2U once it has left the gravity of the planet far behind.
Damit ist keine obere Schranke angegeben, aber der Geschwindigkeitsgewinn ist offensichtlich die doppelte Geschwindigkeit des Planeten.
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space shuttle schrieb:
Der Swing-by Trick ist natürlich eine feine Sache. Allerdings muss man ja erstmal bis zu nem anderem Planeten kommen, um sich von ihm "wegschießen" zu lassen. D.h. für die Reise zum Mars lohnt sichs wahrscheinlich nicht, erst woanders hin zu fliegen, da seine Umlaufbahn ja gleich nach der der Erde kommt.
Vielleicht kann man das ein paar mal mit dem Mond machen.
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space shuttle schrieb:
... für die Reise zum Mars lohnt sichs wahrscheinlich nicht, erst woanders hin zu fliegen...
Hmm, aber eventuell könnte man ja die Orbitalgeschwindigkeit der Erde selbst (ca. 30 km/s) mit nutzen (bzw. hat das schon getan), wenn die Konstellation zwischen Erde - Mars grad günstig ist, fällt mir eben auf.
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Gregor schrieb:
Vielleicht kann man das ein paar mal mit dem Mond machen.
Weiß nicht, ob sich das lohnt, seine mittlere Orbitalgeschwindigkeit beträgt 1,023 km/s steht hier http://de.wikipedia.org/wiki/Mond
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Der Mond ist soweit ich weiss eine der ersten Geschwindigkeitstankstationen für viele (wenn nicht sogar die meisten) Sonden.
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Aber wieviele "Swing-bys" wird man effektiv mit einem Raumschiff machen können?
Ich denke nicht, das man x Planeten nacheinander ansteuern kann, um so ein Manöver durchzuführen... (theoretisch sicherlich, aber praktisch?)
Was passiert, wenn man von der vorher errechneten, neuen Geschwindigkeit nach einem Swing-by abweicht und dadurch vielleicht sogar in Kollisionsnöte kommt?!?Was glaubt ihr, könnte man diesen Trick für Langstrecken-Raumflüge wirklich nutzen? Und wenn ja, wieviele Swing-bys wären theoretisch möglich?
(P.S. das Szenario könnte ich mir übrigens gut als kleines Onlinespiel bzw. Simulation vorstellen, wo man sein Raumschiff so weit wie möglich ins Weltall befördert, ohne Kollisionen/Streckenabweichungen
)
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Flash Gorgon schrieb:
(P.S. das Szenario könnte ich mir übrigens gut als kleines Onlinespiel bzw. Simulation vorstellen, wo man sein Raumschiff so weit wie möglich ins Weltall befördert, ohne Kollisionen/Streckenabweichungen
)wenn es das noch nicht gibt -> ich wäre interessiert
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SeppJ schrieb:
... Der schnellste Planet, Merkur, hat eine Orbitalgeschwindigkeit von um die 45.000km/s. Es ist also noch reichlich Potential nach oben für dieses Manöver vorhanden.Hm...also hier steht was von 47,87 km/s (Mittlere Orbitalgeschwindigkeit): http://de.wikipedia.org/wiki/Merkur_(Planet)
Da hat sich wohl ein k zu viel in meine Quelle geschlichen. Ich hätte wissen müssen, dass man im Zweifel eher Wikipedia vertrauen sollte
.Flash Gorgon schrieb:
Aber wieviele "Swing-bys" wird man effektiv mit einem Raumschiff machen können?
Ich denke nicht, das man x Planeten nacheinander ansteuern kann, um so ein Manöver durchzuführen... (theoretisch sicherlich, aber praktisch?)
Was passiert, wenn man von der vorher errechneten, neuen Geschwindigkeit nach einem Swing-by abweicht und dadurch vielleicht sogar in Kollisionsnöte kommt?!?Der Wikipedia Artikel sagt, dass die Planetenkonstellation der limitierende Faktor ist. Die Voyager Missionen hat man mit 4 Stößen durchgeführt, was erst in hunderten von Jahren wieder möglich sein wird. Genaugigkeit dürfte nicht das Problem sein, Bewegungen im Weltraum lassen sich sehr präzise vorausberechnen(Ja ich weiß, dass auch schonmal Sonden verloren gegangen sind weil der Kurs nicht stimmte, aber das ist schon eher die Ausnahme)
Was glaubt ihr, könnte man diesen Trick für Langstrecken-Raumflüge wirklich nutzen? Und wenn ja, wieviele Swing-bys wären theoretisch möglich?
Was sind Langstreckenflüge? Ansonsten: Siehe oben
(P.S. das Szenario könnte ich mir übrigens gut als kleines Onlinespiel bzw. Simulation vorstellen, wo man sein Raumschiff so weit wie möglich ins Weltall befördert, ohne Kollisionen/Streckenabweichungen
)Sowas ähnliches habe ich mal in einer Vorlesungsübung zu Computerphysik gemacht. Das Zeil hieß Mondlandung, die Fehlversuche endeten aber oft in einem Swing-By. Das war zwar für 10 Minuten ziemlich spaßig, danach war es aber bald nervig, weil es doch ziemliche Arbeit war, passende Startparameter für ein bestimmtes Ziel zu finden.
