Frage zum Swing-By Manöver an Planeten

  • Hallo allerseits.


    Eine Frage tät ich da mal an die Physik-Cracks hier stellen wollen, die mir schon länger keine Ruhe lässt:


    auf langen Sondenflügen zu entfernten Zielen holen Sonden ja gern bei Vorbeiflügen an Planeten "Schwung" (Swing-By), um danach schneller weiterzufliegen. In der Schule habe ich aber gelernt, dass man Energie nicht geschenkt bekommt. Ich sehe es so: die Sonde wird beim Anflug durch Anziehung beschleunigt, müsste aber doch bei der Entfernung vom Planeten auch wieder um den gleichen Betrag abgebremst werden!


    Wo ist mein Denkfehler?

  • Hallo Rainer,
    die Energie bezieht die Raumsonde aus der Bewegungsenergie des Planeten.
    Durch entsprechende Wahl des Kurses geht das auch umgekehrt, d.h. man kann eine Sonde auch abbremsen. Das wird bei Missionen zu den sonnennahen Planeten teils so gemacht.


    Gruß,
    Martin

  • Hallo Rainer,


    soweit ich das mal gelesen habe, verliert ein Planet bei so einem Manöver an Umdrehungsgeschwindigkeit, d.h. die Sonde bremst die Rotation.


    Es ist zwar dermassen gering, praktisch nicht erwähnenswert, aber der Planet dreht sich danach langsamer und benötigt mehr Zeit für eine Umdrehung um seine eigene Achse.


    Aber wie gesagt, eine Sonde bei der Größe von Jupiter ist praktisch nicht erwähnenswert.


    Berichtigt mich bitte, wenn ich falsch liege.


    Gruss, Michael

  • Sorry, hatte vergessen, dazu erstmal die Wikipedia zu befragen. Man staune, zu welch speziellen Fragen dort erschöpfende Auskünfte zu finden sind! So auch zum Swing-By-Manöver: http://de.wikipedia.org/wiki/Swing-By


    Dass die Energie der Bewegungsenergie des Planeten entzogen wird, war mir ja schon klar. Was mir noch fehlte: es ist die Tatsache, dass der Planet beim Weiterflug der Sonde nach dem Punkt der grössten Annäherung sich von der Sondenbahn entfernt und der Abbremsungseffekt seiner Schwerkraft also geringer ist als vorher der Beschleunigungseffekt. Die Animationen auf Wikipedia zeigen das sehr schön. Es tritt tatsächlich, wie von mir vermutet, eine teilweise Abbremsung nach der Beschleunigung ein, der Betrag bleibt aber unter dem der anfänglichen Beschleunigung. Die Differenz ist der Gewinn. AHA!


    und die Moral von der Geschichte: nicht verzagen - Wikipedia fragen....! [;)]

  • Hi,


    kein Denkfehler im eigentlichen Sinne. Aus der Sicht des Planeten ist es so, wie Du sagst. Sonde kommt an, wird schneller, schwingt herum, fliegt weg, wird langsamer.


    Aus der Sicht des interessanten Bezugssystems - der Sonne - bewegt sich der Planet aber - und die Sonde gewinnt Geschwindigkeit, die sie dem Planeten entzieht.


    Es ist also eine Frage des Bezugssystems. Ein Gummiball, den du an eine Mauer wirfst, wird beim Abprall keine Geschwindigkeit verlieren (im Idealfall), nur die Richtung ändert sich. Bewegt sich die Mauer, so wird der Ball Geschwindigeit gewinnen (oder verlieren), jedoch nicht aus der Sicht der Mauer.


    Gruß
    Moriarty


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: voxxell99</i>
    <br />Hallo allerseits.


    Eine Frage tät ich da mal an die Physik-Cracks hier stellen wollen, die mir schon länger keine Ruhe lässt:


    auf langen Sondenflügen zu entfernten Zielen holen Sonden ja gern bei Vorbeiflügen an Planeten "Schwung" (Swing-By), um danach schneller weiterzufliegen. In der Schule habe ich aber gelernt, dass man Energie nicht geschenkt bekommt. Ich sehe es so: die Sonde wird beim Anflug durch Anziehung beschleunigt, müsste aber doch bei der Entfernung vom Planeten auch wieder um den gleichen Betrag abgebremst werden!


    Wo ist mein Denkfehler?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

  • Hi,
    ist zwar physikalischer Unsinn, bringt das Problem aber auf den Punkt: Annäherung im Windschatten dann mit Schwung vorbei.
    Oder ausführlicher: Die Annäherung an z.B. Venus (die auf ihrer Kreisbahn versucht davon zu laufen) braucht länger als der Abflug weg von der Venus. Die Zeit in der die Anziehungskräfte dabei beschleunigen ist somit größer als die Zeit beim Abbremsen. (Merke, die Anziehungskräfte selbst sind ja gleich, nur die Wirkungsdauer unterschiedlich.) Die Venus erlebt umgekehrt eine Abremsung, als ob da hinter ihr jemand am Abschlebhaken hängt.
    Komplizierter als Swing-By ist die Erklärung von Impulsübertragung bei Erde-Mond, oder warum der Mond sich immer weiter entfernt....
    Gruß

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
    <br />Hi,
    ist zwar physikalischer Unsinn, bringt das Problem aber auf den Punkt: Annäherung im Windschatten dann mit Schwung vorbei.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Naja, ausgerechnet den Wind als Vergleich zu nehmen im Vakuum...[;)][:D][:D]
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    Komplizierter als Swing-By ist die Erklärung von Impulsübertragung bei Erde-Mond, oder warum der Mond sich immer weiter entfernt....
    Gruß
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    find ich gar nicht kompliziert: die Verformungsenergie, die Erde und Mond aufnehmen (in Wärme umwandeln), wird der Bewegungsenergie des Systems entzogen, Umlaufgeschwindigkeit Mond und Erdrotation verlangsamt sich, ergo muss Bahndurchmesser anwachsen!

  • Hallo Rainer
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    find ich gar nicht kompliziert: die Verformungsenergie, die Erde und Mond aufnehmen (in Wärme umwandeln), wird der Bewegungsenergie des Systems entzogen, Umlaufgeschwindigkeit Mond und Erdrotation verlangsamt sich, ergo muss Bahndurchmesser anwachsen!
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Umlaufgeschwindig: Du meinst Umlaufzeit. Die Geschwindigkeit selbst wird ja größer, dafür auch die Länge der Kreisbahn.


    Wenn man die Verformung der Erde (durch Flut- und Ebbe) und die dadurch bedingte Verlagerung des Schwerpunkts (des Erde-Mond-Systems) genauer ansieht, wird der Mond wie eine aus dem Handgelenk im Kreis geschleuderte Leine ständig beschleunigt - auf Kosten der Eigendrehung der Erde. Immerhin kann man Drehimpuls nicht durch Verformung eben mal aufzehren/umwandeln - im Unterschied zur Energie.[;)][;)]
    Gruß

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