Re: Swing By hat mit Gravitation eher wenig zu tun
Geschrieben von saufmizam am 26. September 2002 14:43:08:
Als Antwort auf: Swing By hat mit Gravitation eher wenig zu tun geschrieben von Günter Dantrimont am 25. September 2002 17:58:45:
>>Über Fysik klingt eher nach 'mit Füßen treten', wie dieser Günter. Er kann nur Schulaufgaben lösen oder mit destruktiver Polemik antworten. Sieh Dir doch an, wie er den Swing-By ohne Gravitation erklären will, einfach weil nicht sein kann was nicht sein darf. Die Flucht ins Dreikörper-Problem hilft da auch nicht. Da ist er noch weniger Experte. Er soll froh sein, daß ich höflicherweise nicht geantwortet habe.
>>MfG
>>Gabi
>Hallo,
>ich kann keineswegs 'nur Schulaufgaben lösen', sondern habe in meinem Leben
>schon mehrmals Sachen zum Laufen gebracht, die andere für unmöglich hielten.
>Beispielsweise habe ich bereits 1980 als Schüler einen Computer nach selbst
>konstruiertem Schaltplan entworfen und gebaut - also kein Bausatz oder
>ähnliches!
>Ich habe durchaus Phantasie und weiß, daß Dinge möglich sind, die man heute
>noch nicht für möglich hält. Das ändert aber nichts daran, daß es auch
>Dinge gibt, die man heute bereits ausschlißen kann. Beispielsweise einen
>gentechnisch gezüchteten Apfel, der vom Baum nicht nach unten, sondern
>nach oben fällt ohne jede technische Vorrichtung, kann man wohl ausschließen.
>Deine 'höflicherweise unterlassene Antwort' würde mich aber doch mal
>interessieren, darum habe ich ausnahmsweise auch mal meinen Text zum
>Swing By hier einkopiert:
>
>Also gut, ich werds zwar bereuen, da ich mich gewiß über unpassende Antworten
> aufregen muß, aber nach so einer Einladung versuche ich halt mal mein Glück.
> Wie also funktioniert Swing-By?
> Im Grunde ist die Physik ganz simpel - nur die Navigation ist höllisch kompliziert,
> weil man sehr exakt steuern muß, damits kein Unglück gibt.
> In einem anderen Forum hat einer die Metapher von den Billard-Kugeln gebracht,
> die ist schonmal garnicht so verkehrt.
> Im Prinzip ists nämlich so ähnlich, wie wenn ich eine Billard-Kugel gegen eine
> sich schräg nähernde zweite Billard-Kugel schieße. Dann KANNS durchaus
> passieren, daß meine erste Kugel mit größerer Geschwindigkeit weggeschossen
> wird, als ich sie auf die entgegenkommende Kugel draufgeschossen habe.
> Wobei natürlich die entgegenkommende Kugel abgebremst wird und ihre eigene
> Energie verliert.
> Der Unterschied zum echten Swing-By beim Planeten ist lediglich der, daß der
> Satellit ja nicht auf dem Planeten aufprallen darf um dann weggeschubst zu
> werden, sondern daß er quasi hinten rumgeschleudert wird.
> Energetisch kommt das Herumschleudern aber einem elastischen Abprallen
> von der Oberfläche ziemlich nahe! Jedenfalls wenn man geschickt steuert.
> Natürlich nur im groben ganzen gesehen, also im Sinne von Flugbahn vorher
> und Flugbahn nachher, nach dem wieder Verlassen des Planeten.
>
> Anders formuliert:
> Aus der Sicht des Planeten, sagen wir mal Jupiter, ist Swing-By im Grunde
> nichts weiter energierelevantes: Die Sonde wird zunächst aufgrund der
> Planetengravitation angezogen, somit beschleunigt, dann hinterm Planeten
> umgelenkt - und jetzt kommts - beim Wegflug vom Planeten durch dessen
> unverändert wirkende Gravitation in demselben Maße wieder
> abgebremst, wie er vorher beschleunigt worden ist.
> Aus Sicht des Jupiter gewinnt somit die Sonde beim Swing-By überhaupt
> nichts. Kein Bißchen Energie. Und schon garnicht vom Gravitationsfeld
> des Jupiter!
> Nur weil der Jupiter ja nicht das relevante System ist, sondern sich mit
> einer Eigengeschwindigkeit zum eigentlich relevanten System bewegt,
> bringt das überhaupt was.
> Der einzige Gag bei der Sache ist nämlich der, daß es sich eben nicht
> um ein Zweikörper-Problem handelt, sondern um ein Dreikörper-Problem
> mit der Sonne als dritten Körper. Erst relativ zur Sonne als Koordinaten-
> system gewinnt die Sonder überhaupt was - aber das ist ja genau das,
> was man will, denn letztlich fliegt sie halt makroskopisch gesehen im
> Sonnensystem und nicht im Mondsystem des Planeten.
> Man will ja beispielsweise zum Pluto fliegen oder meinetwegen auch
> zum Saturn.
> Am deutlichsten wird der Effekt, wenn die Sonde mit gerade knapp soviel
> Energie von der Erde aus auf die Bahn des Planeten geschossen wird,
> daß sie dort möglichst fast stillstehend knapp neben der Bahn auf den
> Planeten 'wartet', so daß dieser volle Suppe mit seiner Eigengeschwindigkeit
> (nennen wir sie v0) knapp neben der wartenden Sonde vorbeifliegt.
> Wie sieht das ganze nun von dem Planeten gesehen aus ?
> Logischerweise fliegt die Sonde umgekehrt - relativ und scheinbar -
> mit eben dieser Geschwindigkeit v0 schräg auf den Planeten zu.
> Jedenfalls vom Planeten und dessen Koordinatensystem aus gesehen.
> Bei der Annäherung an den Planeten wird sie sogar noch zusätzlich
> beschleunigt, aber wie gesagt, geht das später genauso wieder verloren,
> ist also nicht die eigentliche Energiequelle!
> Die Gravitation hat mit der Energiebilanz letztlich überhautp nix zu tun,
> sondern dient ausschließlich zum Wechsel der Bahnrichtung der Sonde!
> Schafft man das Swing-By-Manöver nun so, daß die Sonde möglichst
> nahezu um 180 Grad um den Planeten herumgeschleudert wird, also
> nach der halben Umrundung nun IN PLANETENFLUGRICHTUNG von
> diesem wieder weg fliegt, so wird sie nach der Abbremsung durch
> die ja unverändert wirkende Gravitationskraft letztlich auch dabei wieder
> ihre ursprüngliche Geschwindigkeit v0 erreichen.
> Nur zwischenzeitlich war sie kurz mal schneller - ist aber nicht von Belang.
> Der Gag ist aber, daß dies ja nur vom Planeten aus gesehen ist. Und
> weil sie nun aber in Flugrichtung vom Planeten wegfliegt, ADDIERT
> sich dieses v0 nun zu dem v0 mit dem der Planet selbst um die
> Sonne fliegt, so daß die Sonde vom Sonnensystem aus gesehen
> nun plötzlich mit doppelter Geschwindigkeit, also mit 2*v0 tangential
> aus der Bahnkurve des Planeten ausschert.
> Der Planet 'schubst' gleichsam die fast stillstehende Sonde an, etwa
> so, wie wenn ein fahrender Bagger mit seiner flachen Schaufel auf
> einen still stehenden Fußball drauf prallt. Dann fliegt der Ball auch
> mit fast exakt der doppelten Geschwindigkeit des Baggers nach
> vorne weg. Ganz ohne Gravitationskräfte!
> Die Sonde ist halt nicht stabil genug, um sich buchstäblich anschubsen
> zu lassen, darum wählt man die etwas sanftere 'Hintenrumwirbelmethode'
> für die die Gravitation dann halt wirklich nötig ist.
> Hätte der Jupiter aber ne Art Schleuderrinne, so ne Art gebogene
> Dachrinne um sich herum und wäre die Sonde ne Kugel, würde es
> ebenfalls ganz ohne Gravitation funktionieren.
> Der Planet büßt dabei dieselbe Energiemenge auf seiner eigenen Bahn
> ein, die er der Sonde mitgibt - was aber angesichts der enormen Masse
> von Planeten keine Rolle spielt.
> Die eventuelle Eigenrotation des Planeten spielt für den Swing-By
> übrigens überhaupt keine Rolle!
>
> Da aus der Sicht des Planeten ja keinerlei Energie auf die Sonde
> übertragen wird - diese fliegt ja mit derselben Geschwindigkeit relativ
> vom Planeten weg, wie sie vorher relativ auf den Planeten zu flog,
> ist dieser Effekt natürlich absolut unbrauchbar für stationär auf der
> Erde stehende 'Würth'-Maschine oder dergleichen.
>
> Immerhin kann man im Prinzip mit einer Sonde auch mehrmals
> Swing-By-Manöver mit denselben Planeten mehrmals hintereinander
> durchführen, was ja erst vor wenigen Jahren auch so zwischen
> Erde und Venus gemacht wurde.
> Das wars dann auch schon.
> Im Prinzip ist der Swing-By nicht geheimnisvoller, als der Grund,
> warum man Raumsonden immer auf der Erde in östliche Richtung
> in eine Umlaufbahn einschießt und nicht in westliche Richtung:
> Man nutzt schlicht und ergreifend die Eigenrotation der Erde aus.
> Anders rum ginge es natürlich auch, dann aber eben mit weit
> größerem Treibstoffbedarf.
> Mfg. Günter Dantrimont
$$$$WAS VERGESSEN$$$$$
Hallo,
Wird die Bahn der Sonde durch den Gravitationseinfluss des Planeten stärker gekrümmt, tritt Eigenbeschleunigung nach dem Keplerschen Flächensatz auf.
Es gilt halt dann beim Abflug vom Planeten weg die Bahn zu strecken um das Tempo zu behalten...
mfg saufmizam