Geschwindigkeit von Raumschiffen
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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.
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SeppJ 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
)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.
Ich meine, es gibt bereits sowas, das hat sogar irgendeinen preis gewonnen und ist ziemlich lange her. genauer: es war ein hobby-spieleprogrammier-award für open source spiele in der zeit als es noch kaum open source spiele gab. und gelesen habe ich das in einer zeitschrift, evtl c't. vielleicht weiß ja jemand mehr...
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space shuttle schrieb:
Habe gehört, dass die Geschwindigkeit von aktuellen Raumschiffen/Kapseln auf ca. 40000 km/h beschränkt ist.
Was du meinst, ist die so genannte Fluchtgeschwindigkeit, die man benötigt um von der Erde abhauen zu können.
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BTW: Das da ist in dem Zusammenhang hier vielleicht ganz interessant:
http://www.canada.com/technology/rocket+engine+could+make+trips+Mars+realistic/2119300/story.html
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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?
Es geht nicht um Geschwindigkeit, sondern um Kraft. Wenn ich was sehr schweres nach hinten druecke, dann bewegt ich mich natuerlich auf Grund meiner geringeren Masse schneller nach vorne. Theoretisch also moeglich. Wobei schneller nur eine Frage des Bezugssystems ist. Hier wurde von mir ein gegebenueber den zwei Parteien ruhendes Bezugssystem gewaehlt.
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Wikipedia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_rocket#Delta-v ) sagt, dass man beliebig schnell werden kann -- man muss nur genügend Treibstoff mitnehmen:
Delta_v = c * tanh( I_sp / c * ln(m_0 / m_1) )
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Hmm. Da habe ich oben wohl was falsches behauptet. Vielleicht war bei der Rechnung die ich im Studium gemacht habe noch irgendeine Nebenbedingung drin die ich nicht bedacht habe. Sowas wie, dass die Treibstoffmenge durch die Materie im Universum begrenzt ist
.Ich muss mal gucken, ob ich die Aufgabe noch irgendwo rumliegen habe.
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Ist doch ganz normale Impulserhaltung. Wenn man steht kann man nicht etwas nach vorne mit (relativen) 1000 km/h wegschiessen ohne dass es einen selbst nach hinten haut. Auch wenn man sich selbst schon mit 1000 km/h bewegt, bleibt sowas nicht einflusslos.
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TravisG schrieb:
Ist doch ganz normale Impulserhaltung. Wenn man steht kann man nicht etwas nach vorne mit (relativen) 1000 km/h wegschiessen ohne dass es einen selbst nach hinten haut. Auch wenn man sich selbst schon mit 1000 km/h bewegt, bleibt sowas nicht einflusslos.
Da bin ich blind. Ich glaub's ja, aber irgendwie ist es ganz vage in meinem unphysikalischen Kopf.
Sagen wir mal ich wiege 100kg. Ich kann mir jederzeit die Hälfte meiner Masse aus den Rippen schneiden und mit 1000km/h wegwerfen.
Bin ich im freien Fall und mache das, gehen die Rippen nur mit 500km/h weg und ich gehe mit 500km/h in die andere Richtung.
Was passiert beim zweiten und dritten mal, wenn ich die Rippen den ersten Rippen genau hinterherwerfe?
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volkard schrieb:
Was passiert beim zweiten und dritten mal, wenn ich die Rippen den ersten Rippen genau hinterherwerfe?
Nimm Dir halt für jede Deiner Rippen ein neues Bezugssystem, das Du vor der Rippenabstoßung genau in Deinem Körper platzierst und das sich mit Deinem Körper mitbewegt. Dann siehst Du, dass es eigentlich bei jeder Rippe das gleiche ist. Aber das Bezugssystem hat jeweils eine andere Geschwindigkeit.
Aber ich kann nachvollziehen, dass Dir das so nicht passt. Mir passt es nämlich auch nicht wirklich. Ich habe auch irgendwie im Hinterkopf, dass die maximale Raketengeschwindigkeit etwas mit der Austrittsgeschwindigkeit der Gase zu tun hat. Es kann aber sein, dass man da auf "sinnvolle" Grenzen kommt, wenn man annimmt, dass nur ~95% der Rakete aus Treibstoff bestehen. Möglicherweise handelt es sich bei dieser Geschwindigkeitsbegrenzung also nicht um die Folge eines Naturgesetzes, sondern eher um eine praktische Größe.
Die Raketengrundgleichung gibt auch keine Geschwindigkeitsbegrenzung her.
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Gregor schrieb:
volkard schrieb:
Was passiert beim zweiten und dritten mal, wenn ich die Rippen den ersten Rippen genau hinterherwerfe?
Nimm Dir halt für jede Deiner Rippen ein neues Bezugssystem, das Du vor der Rippenabstoßung genau in Deinem Körper platzierst und das sich mit Deinem Körper mitbewegt. Dann siehst Du, dass es eigentlich bei jeder Rippe das gleiche ist. Aber das Bezugssystem hat jeweils eine andere Geschwindigkeit.
Als Bezugssystem kann ich ruhig die Erde lassen. Wenn ich mich bei jeder Teilung mit 1000km/h relativ von den Rippen entferne, kommt sowas raus.
Schritt Ich Rippe
1 500 -500
2 1000 0
3 1500 500
4 2000 1000Die Raketengrundgleichung gibt auch keine Geschwindigkeitsbegrenzung her.
Wenn ich in die einsetze, daß ich 99kg mit 1000km/h abstrahle, komme ich nur auf
1000*ln(100/1)=4605km/h*verwirrt bin*
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Gregor schrieb:
Es kann aber sein, dass man da auf "sinnvolle" Grenzen kommt, wenn man annimmt, dass nur ~95% der Rakete aus Treibstoff bestehen. Möglicherweise handelt es sich bei dieser Geschwindigkeitsbegrenzung also nicht um die Folge eines Naturgesetzes, sondern eher um eine praktische Größe.
Ja, der ln() aus der Raketengrundgleichung steigt halt sehr schwach. Mit 1Mio Tonnen Raketentreibstoff und 1t Nutlast und 10000km/h Austrittsgeschwindigkeit kommen wir nur auf 10000*ln(1Mio)=138155km/h=38km/s=0.0001c, falls ich mich nicht vertippt habe.
Ungefähr das hab ich auch im Gefühl, daß es bei steigender Geschwindigkeit immer weniger bringt. Ok, meine erste Mutmaßung "Meine Anschauung läßt mich zweifeln, daß ich schneller werden kann, als ich die Reaktionsmasse hinten rausschieße." ist falsch. Es bringt immer was. Aber schrecklich wenig. Ich habe auch ein Problem, einzusehen, wo die ganze Energie hinfleucht. Nee, oha! Ich weiß, wohin. In das Hin-Und-Herbeschleunigen. Der Großteil der Masse wird erst voll schnell gemacht und dann doch nur hintenrausgejagt und ist am Ende langsam.
