Zum Mond und zurück

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

Wie man zum Mond kommt ist mir einigermassen klar. Man baut eine Startrampe, setzt eine mehrstufige Rakete dran und zündet selbige.

Aber wie kommt man eigentlich wieder zurück? Da braucht es sicher viel weniger Schub - aber ganz so einfach stelle ich mir das nicht vor.

Benny
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Salop würde ich jetzt behaupten ein Schubs in die richtige Richtung und warten, bis die Erde einen wieder einfängt.

Hallo Benny,
zum Einen muss man von der Oberfläche des Mondes überhaupt abheben können -&gt; Mindestschubmenge und damit die Größe des Triebwerkes in Abhängigkeit zum Startgewicht. Das Startgewicht ergibt sich aus Startmasse und Mondanziehungskraft.

Zum anderen gibt es kein Luftwiderstand -&gt; keine Reibung, aber auch kein "Luftauftrieb per Flügel"

... und man braucht zunächst soviel Treibstoff, dass man in eine Mondumlaufkreisbahn (Mondorbit) einschwenken kann. Also die erste kosm. Geschwindigkeit des Mondes; da reichen so 10km Flughöhe ohne Atmosphäre, so dass man keine Krater rammt. Dadurch ergibt sich die mitzuführende Treibstoffmenge in der Landefähre für den Abflug.
Das Landemanöver selbst muss ebenfalls mit Triebwerksschub ausgeführt werden, da ja keine Atmosphäre zum Abbremsen da ist. Da zu diesem Zeitpunkt noch mehr Treibstoff mitgeführt wird, muss das Triebwerk also auch mehr Schub (die PS-Zahl eines Triebwerks) entwickeln können. Später beim Abheben, kann man diese Schubkraftreserve zum "Steine mitschleppen" benutzen. [:D]

Danach bedient man sich folgender "Tricks". Man koppelt an eine im Mondorbit gebliebene Station an (die also nicht mitgelandet ist). Diese hat den Treibstoff für den restlichen Rückflug gebunkert und hält zudem Kloschlüssel und Rasierzeug parat für den Rückflug. (Vor allem den schweren Hitzeschuldschild für den irdischen Widereintritt. Da müssen die Astronauten also eiligst ihr Zeug von der Mondfähre in das Erdlandemodul umladen. Zuletzt trennt man den Rest und lässt in der Atmosphäre verglühen.)

Genaugenommen muss man gerade so über den "Lagrangepunkt" zwischen Mond und Erde kommen, wo Mond- und Erdanziehung sich ausgleichen, damit die Erdanziehung den Rest erledigt. Abbremsen tut ja die Erdatmosphäre, oder man fliegt noch mal eine "Schleife" um Erde (und ungebremst möglicherweise auch den Mond). [:D]

Gruß

Hi,

ich würde es auch so machen wie Kalle beschrieben hat. Station im Orbit ankoppeln und dann nach Hause. Aber ich denke, das der Treibstoff nicht ausreicht, um einfach den Mondorbit verlassen zu können. Daher würde ich die Anziehungskraft des Mondes nutzen, auch wenn diese geringer ist als andere Planten u.s.w. und würde mich weg beschleunigen lassen. Also um den Mond herum und dann im richtigen Zeitpunkt die Steuerdüsen zünden. Dieses Manöver wendet man ja schließlich auch bei Raumsonden an, die zu fernen Planeten fliegen und nennt man Swing-By oder so.

Sollte ich da falsch liegen, dann berichtigt mich!

Gruß Matze

Hi Matze,
du liegst falsch.

Swing-By geht nur, wenn man sich im Freien Fall, dem Himmelskörper hinterher fliegend annähert, eine dreiviertel bis ganze Umrundung (Parabel, Hyperbel) macht, um dann entgegen der Flugrichtung des Himmelskörpers (zumindest neutral dazu) wieder wegzufliegen.

Das Swing-By geht nicht, wenn man es gerade mal in einen Orbit des Himmelskörpers geschafft hat um von dort weiter wegzufliegen. Dafür nutzt man Apsiden-Schubstöße, d.h. man zündet die Triebwerke aus einer stabilen Kreisbahn (eine Bahn niedrigster Energie) heraus, um daraus eine Ellipse zu machen. Ist der Schub groß genug, dann öffnet sich die Ellipse zu einer offenen Kurve (Parabel, Hyperbel) und man verlässt den Himmelskörper. Beim Mond reicht es, wenn die Apoapside (dieser Mondbahnellipse) (= entferntester Punkt auf der Bahnellipse) den Lagrangepunkt zwischen Mond- und Erdanziehung überschreitet.

Es ist noch etwas komplizierter, weil die Flugkurve ja so gewählt werden muss, dass man nicht nur Richtung Erde, sondern möglichst im richtigen Winkel auf die Erdatmosphäre "einschlägt".

Dazu kommt:
Den Lunarorbit würde ich in Monddrehrichtung (immerhin einmal im Monat dreht sich auch der Mond um seine Achse) wählen und spart etwas Relativgeschwindigkeit bei der Mondlandung und dem anschließenden Start ein.

Den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre vermutlich ebenfalls in Drehrichtung, so taucht man weicher ein und schont den Hitzeschild etwas. (zumindest für mich augenscheinlich, aber genau wissen tue ich es nicht.)

Und alles im richtigen Timing, damit die Bergungsschiffe nicht im falschen Ozean herumdümpeln. Notfalls noch 'ne Extrarunde um den Mond, weil ist man erst mal zur Erde unterwegs, lässt sich am Timing nicht mehr viel rütteln.

Gruß

Hi Kalle,

habe soweit verstanden und so ähnlich auch gedacht, nur nicht so ausgetüftelt wie du. Das man nicht um den Mond auf einer Kreisbahn sondern auf einer Elipse fliegen müsste ist jetzt einleuchtend und hatte mal vor einiger Zeit was darüber gelesen. Daher auch der Gedanke, um den Mond herum und dann nach Hause, so hatte ich das noch im Gedächtnis.

Und wieder was gelernt...

Matze

Ein interessantes Thema.

Wenn man also zur Erde zurück will, ohne einen Wiedereintritt; wenn man statt das Schiff in einen Ozean zu versenken an der ISS docken würde; müßte man also extra Treibstoff für ein Bremsmänöver mitführen? Oder kann man doch irgendwie im Vorbeiflug "bremsen"?

Hi

Ich geb hier mal meinen Senf dazu. Ich hatte nämlich in den Ferien wunderbar viel Zeit Orbiter zu spielen und habe mir die Mondlandung stück für stück selber beigebracht.

Fangen wir mal beim Start an:

Nix da mehrstöckige Rakete anzünden[:D]!
Als erstes Startet die Saturn V so wie ein Shuttle nur ohne Rollmanöver, und die Rakete kippt nicht so schnell nach hinten. Die erste Stufe hält bis ca. 60km höhe. Nachdem die Rakete die Zweite stufe auch ausgebrannt hat und die dritte kurz gezündet hat, fliegt Apollo 11 auf 170km höhe fast einmal ganz um die Erde. Gezündet werden die Triebwerke wenn sich die Rakete aus der sicht vom Mond genau auf der anderen Seite der Erde befindet. Da der Mond sich aber wärend der Reisezeit ein ganzes stück bewegt muss das beim Zünden berücksichtigt werden. Der Orbit dehnt sich beim Brennen der Triebwerke immer weiter aus. Die Triebwerke werden wenn der Orbit ein kleines stück über dem Mondorbit ist abgeschaltet. Dann wird die außenverkleidung zwischen der dritten Stufe und dem Service Module abgesprengt, und das Service Module dreht sich einmal und dockt an das LM (Lunar Module). Danach wird das LM einfach aus der dritten Stufe gezogen.

Am Mond:

Am Mond schwenkt man in einen Orbit (ich glaube 70km) ein. Kurz bevor man das Landegebiet überfliegt dockt das LM vom Service Module ab und dreht sich mit dem Triebwerk in flugrichtung. Das triebwerk wird gezündet und im Flug dreht sich das LM immer weiter in die Waagerechte. Über Dem Landeplatz wird das Triebwerk nochmal leicht in Flugrichtung auf vollem Schub gezündet damit das LM steht. Danach sinkt das LM noch 100 - 300 m. Wärend des sinkens wird das LM mit dem Triebwerk leicht gebremst. Wenn die Drähte (die von verschwörern als sicherungseile in einem Filmstudio gesehen werden) den Boden berühren schaltet sich das Triebwerk automatisch ab.

Herzlichen glüstrumpf wer es in Orbiter so weit schafft[:)]

Weiter gehts K zum aussteigen drücken amerikanische Flagge aufstellen die Experimente usw.

Zurück geht es ganz einfach. Direkt nach dem Abheben mit der oberen Stufe der Landefähre das ganze in Flugrichtung nach vorne kippen lassen. Ich löse den Aufstieg immer indem ich auf 20km höhe einen Orbit um den Mond erreiche und den dann noch entsprechend anpasse, um das Service Module zu erreichen. (für ein rendezvous im All sollte man aber vorher mit unendlich Fuel und einem Shuttle und ISS ein bisschen üben üben üben[8D][:D]ist nämlich garnicht so einfach). Am Service module angedockt wieder umsteigen und das LM unbemannt abdocken.

Rückkehr zur Erde: Das funktioniert genauso wie hin. Wenn das Service Module sich aus der Sicht der Erde genau hinter dem Mond befindet wird das Triebwerk in Flugrichtung gezündet. Der Orbit wird bis zur Erde ausgedehnt und danach beginnt wieder der langweilige Flug.

Landung: Die Kapsel wird auf 300km höhe vom Service Module abgedockt und fliegt mit dem Hitzeschild zuerst richtung Erde. Nachem die Kapsel den Re-entry überstanden hat, öffnen sich diverse Fallschirme und die Kapsel landet im Meer.

Und das ganze Timing muss natürlich auch stimmen. Im Fall von Apollo 11 ist man übrigens auf der Nachtseite in die Erdatmosphäre eingetreten und in den Morgen hinein gelandet. Ob das auch dazu da war das Hitzeschild zu schonen weiß ich aber nicht.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Wenn man also zur Erde zurück will, ohne einen Wiedereintritt; wenn man statt das Schiff in einen Ozean zu versenken an der ISS docken würde; müßte man also extra Treibstoff für ein Bremsmänöver mitführen? Oder kann man doch irgendwie im Vorbeiflug "bremsen"? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Wie meinst du das? Im Vorbeiflug an der Erde bremsen ohne das Triebwerk zu benutzen? Das geht nicht denke ich mal. Man müsste am Bahntiefsten punkt die Rakete soweit abbremsen das sie sich im Orbit befindet. ansonsten würde sie ja an der Erde vorbeizischen, oder drauffallen (wenn zu langsam).

So und wer das jetzt in Orbiter selber ausprobieren möchten sollte sich einfach nur Orbiter Downloaden und das Mondlande addon in den Orbiterordner entpacken und Losfliegen. (Anschnallen nicht Vergessen[:D]) Und nicht aufgeben wenn es beim ersten mal nicht direkt klappt.

Hui, noch ein Orbiter-Spieler, gar nicht so einfach, gell :D, hier noch zwei kleine Videos von den Apollomissionen in Orbiter:
Apollo 11 - LM Abkoppeln und Ankoppeln
Apollo 11 - Die komplette Mission in einem netten Kurzfilm

Hier noch was für die, die an den Computern interessiert sind:
Virtual AGC.
Das läuft recht nett auf einem Tablet PC :D.
<hr noshade size="1">

Zurück zum Hauptthema: Ich habe hier eine kleine Karte die den Missionsablauf wunderbar mit allen Manövern zeigt (eine ideale Mission ohne Probleme):

Und hier noch eine kleine Skizze zur SaturnIV:

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: lukas w</i>
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Wenn man also zur Erde zurück will, ohne einen Wiedereintritt; wenn man statt das Schiff in einen Ozean zu versenken an der ISS docken würde; müßte man also extra Treibstoff für ein Bremsmänöver mitführen? Oder kann man doch irgendwie im Vorbeiflug "bremsen"? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Wie meinst du das? Im Vorbeiflug an der Erde bremsen ohne das Triebwerk zu benutzen? Das geht nicht denke ich mal. Man müsste am Bahntiefsten punkt die Rakete soweit abbremsen das sie sich im Orbit befindet. ansonsten würde sie ja an der Erde vorbeizischen, oder drauffallen (wenn zu langsam).<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Im weiten Vorbeiflug geht es nicht, aber es geht wenn man die Atmosphäre streift, Stichwort Aeorobraking
Dabei wird die mit der Erde entstehende Reibung genutzt um das Raumschiff abzubremsen. Diese Methode wurde aber bei den Apollomissionen nicht benutzt, dort sind sie direkt nach dem Rückflug ohne Erdumrundung in die Atmosphäre eingetreten und gewassert.

Viele Grüße und CS,
Matthias

Kann es sein das die Bilder nicht mehr online sind? Wäre interessant.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Matty</i>
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: lukas w</i>
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Wenn man also zur Erde zurück will, ohne einen Wiedereintritt; wenn man statt das Schiff in einen Ozean zu versenken an der ISS docken würde; müßte man also extra Treibstoff für ein Bremsmänöver mitführen? Oder kann man doch irgendwie im Vorbeiflug "bremsen"? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Wie meinst du das? Im Vorbeiflug an der Erde bremsen ohne das Triebwerk zu benutzen? Das geht nicht denke ich mal. Man müsste am Bahntiefsten punkt die Rakete soweit abbremsen das sie sich im Orbit befindet. ansonsten würde sie ja an der Erde vorbeizischen, oder drauffallen (wenn zu langsam).<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Im weiten Vorbeiflug geht es nicht, aber es geht wenn man die Atmosphäre streift, Stichwort Aeorobraking
Dabei wird die mit der Erde entstehende Reibung genutzt um das Raumschiff abzubremsen. Diese Methode wurde aber bei den Apollomissionen nicht benutzt, dort sind sie direkt nach dem Rückflug ohne Erdumrundung in die Atmosphäre eingetreten und gewassert.
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Ja, das geht in die Richtung, die ich dachte. Ich habe dabei den Film "2010" im Kopf, wo das russische Schiff mit dieser Technik zum abremsen in die Jupiter-Atmosphere eintritt. Würde sowas auch ohne große Anbauten an einem Schiff funktionieren? Ich meine, man kommt vom Mond, macht dieses Bremsmanöver und dockt auf der Station. So würde der ganze Wiedereintritt auf kontrolliertere Weise nach der Mission vonstatten gehen. Rücktransport mit einer Sojus oder ähnlichen.