Was kommt dabei raus, wenn man hungrig ist und sich ein Thema für einen Blogartikel überlegt? Richtig, man schreibt über das “Schweinskotelettdiagramm” (englisch: “porkchop plot”). Aber auch wenn es nach Mittagessen klingt – die Vegetarier und Veganer können beruhigt weiterlesen. Diagramme, die wie ein Schweinskotelett aussehen benötigt man nämlich in der Raumfahrt.

Abgesehen davon, dass es schon nicht wirklich einfach ist, eine Rakete fehlerfrei ins Weltall zu bekommen, ist es noch viel schwerer, wenn diese Rakete auch noch zu einem anderen Himmelskörper fliegen soll. Denn die Dinger stehen ja nicht still! Will man eine Raumsonde zum Mars fliegen, dann nutzt es nichts, wenn ich den Punkt am Himmel anvisiere, an dem der Mars gerade steht. Ich muss dorthin zielen, wo der Mars in der Zukunft sein wird; zu dem Zeitpunkt, an dem die Sonde dort ankommt. Aber wann wird das sein? Das hängt davon ab, wie schnell man fliegen will und das wieder hängt davon ab, wie schwer die Raumsonde ist und wieviel Treibstoff man einpacken will (je mehr Treibstoff desto schwerer ist die Sonde und desto weniger Platz ist für wissenschaftliche Instrumente). Und da steht die Erde selbst, von der die Rakete startet, ja auch nicht ruhig sondern bewegt sich ständig.

Herauszufinden, wie man am besten (am schnellsten, am effizientesten) zu einem anderen Planeten fliegt, ist also absolut nicht trivial sondern eine ziemlich knifflige Aufgabe. Am wenigsten Energie braucht man bei einer Hohmann-Bahn. Da lässt man die Gravitationskraft der Sonne die meiste Arbeit erledigen und muss nach dem Start nur am Ziel zum richtigen Zeitpunkt abbremsen manövrieren um die Sonde in einen Orbit zu bringen. Aber der Flug entlang einer Hohmann-Bahn dauert lange und das will man oft vermeiden. Also muss man auch unterwegs mal ein bisschen Gas geben oder bremsen. Aber wann und wo? Die Leute, die eine Weltrraummission planen, erstellen daher zu Beginn immer erst einmal einen sogenannten “porkchop plot”. Dieses Diagramm heisst so, weil es ein bisschen nach einem Schweinskotelett aussieht. Zum Beispiel so:

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Wir betrachten jetzt einmal nur die blauen Linien und ignorieren den Rest. Auf der x-Achse steht das Abflugdatum; auf der y-Achse das Ankunftsdatum beim Mars. Die blauen Linien sind Linien, entlang derer die sogenannte charakteristische Energie konstant ist. Das ist die Energie, die man braucht, wenn man zu Mars fliegen will und dabei z.B. auch noch Manöver ausführen will. Und natürlich soll die so gering wie möglich sind. Jede Kurve im porkchop plot repräsentiert genau so einen Energiewert und im Zentrum der Kurven findet man den geringsten möglichen Wert der charakteristischen Energie. Ist so ein Kotelettdiagramm erstmal berechnet (und das ist gar nicht so einfach: man muss hier das sg. Lambert Problem lösen) können die Wissenschaftler nun leicht feststellen, welche Möglichkeiten sie haben, um Raumsonden auf den Weg zu bringen; wann sich ein optimales Startfenster öffnet und wann die Sonde dann tatsächlich am Mars ankommen würde. Wie das im Fall des Mars Reconnaissance Orbiter ausgesehen hat; der am 12. August 2005 gestartet wurde und am 10. März 2006 den Mars erreicht hatte, kann man hier nachlesen – ich gehe jetzt erstmal Mittagessen 😉


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Kommentare (9)

  1. #1 towarisch
    31. August 2010

    @Florian

    >Aber der Flug entlang einer Hohmann-Bahn dauert lange und das will man oft vermeiden. >Also muss man auch unterwegs mal ein bisschen Gas geben oder bremsen.

    Der Unterschied zwischen einem Hohmann- und einem realen Transfer liegt nicht darin, dass man beim einen unterwegs Bahnmanoever machen muss und beim anderen nicht. (Von kleinen Korrekturmanoevern ist nicht die Rede).
    Beim Hohmann-Transfer finden die Beschleunigungsmanoever im Aphel und im Perihel der Transferbahn statt und die Beschleunigungsvektoren liegen parallel zur Start- und Zielbahn.
    Bei realen Transfers ist das eben anders

  2. #2 Florian Freistetter
    31. August 2010

    @towarisch: Klar muss man bei ner Hohmann-Bahn auch beschleunigen – hab ich ja auch geschrieben. Ich hab allerdings “abbremsen” geschrieben; das war tatsächlich nicht korrekt.

  3. #3 Vegetarier
    31. August 2010

    Sry Florian und alle Mitleser, jetzt wird es total OffTopic…

    Bin auf deinen Blog aus Interesse an der Astronomie gestossen (wie erstaunlich 😉 ), bin aber mittlerweile regelrecht begeistert von den anderen Themen, vor allem wie du die Esoteriker auseinandernimmst. Jetzt sehe ich gerade, dass du auch mal Veganer warst und meine Begeisterung kennt keine Grenzen mehr 😉
    Ich war selbst 5 Jahre lang vegan und bin auch immer noch davon überzeugt, dass es die “richtige” Ernährungsweise ist. Mittlerweile bin ich Vegetarier, das erschien mir ein geeigneter Kompromiss zun sein, auch wenn ich dabei das Gefühl habe nichts halbes und nichts ganzes zu machen, nicht Fisch und nicht Fleisch sozusagen 😉
    Der Vegan Eintrag ist ja auch schon 2 Jahre alt, hast du dir nochmal überlegt wieder vegan zu leben?

    Ansonsten: Weiter so! Ich lese hier jeden Beitrag und das wird sich so schnell auch nicht ändern 🙂

  4. #4 towarisch
    31. August 2010

    @Florian
    >Klar muss man bei ner Hohmann-Bahn auch beschleunigen – hab ich ja auch geschrieben. >Ich hab allerdings “abbremsen” geschrieben; das war tatsächlich nicht korrekt.

    das meinte ich nicht.

    >Aber der Flug entlang einer Hohmann-Bahn dauert lange und das will man oft vermeiden. >Also muss man auch unterwegs mal ein bisschen Gas geben oder bremsen.

    Das wuerde bedeuten, dass die Abwesenheit eines dritten Manoevers auf der Transferbahn ein hinreichendes Kriterium fuer ein Hohmann-Tranfer waere. Das ist aber nicht so.

  5. #5 Florian Freistetter
    31. August 2010

    @towarisch:“Das wuerde bedeuten, dass die Abwesenheit eines dritten Manoevers auf der Transferbahn ein hinreichendes Kriterium fuer ein Hohmann-Tranfer waere. Das ist aber nicht so.”

    Ich habe im Artikel tatsächlich nicht in allen Details erklärt, was eine Hohmann-Bahn ist. Das war ja auch nicht das Thema sondern die porkchop plots. Deswegen habe ich ja auch auf den Artikel bei Wikipedia verlinkt; dort kann man genau nachlesen, was eine Hohmann-Bahn ist. Was die Thematik dieses Beitrags angeht, so schien es mir angebracht darauf hinzuweisen dass die Hohmann-Bahn die energetisch günstigste Bahn ist – und dass man dort eben einer rein gravitativen Bahnellipse folgt;also weniger manövrieren muss als bei anderen Transferbahnen. Das nicht jede Bahn, bei der nur 2 Manöver stattfinden eine Hohmann-Bahn ist, ist offensichtlich.

  6. #6 tomW
    31. August 2010

    Hmmm… lecker…
    Erinnert mich an das Muscheldiagramm, das mein Prof zur Funktionsweise des Dieselmotors brachte und prompt nen Heißhunger auf Meeresfrüchte bei mir auslöste…
    Aber Spaß beiseite, ich finde es erstaunlich, mit welcher Genauigkeit die Astronomen Sonden zu weit entfernten Zielen schicken können. Ich habe einmal den Vergleich mit einem Golfspieler gehört, der mit einem Schlag das x Kilometer entfernte Loch mit einem Schlag trifft.
    Hut ab; Räspäkkkt!

  7. #7 JerseyRyan
    1. September 2010

    @towarisch und Florian:
    >Aber der Flug entlang einer Hohmann-Bahn dauert lange und das will man oft vermeiden. >Also muss man auch unterwegs mal ein bisschen Gas geben oder bremsen.

    Das liest sich, als könne man auf einer Hohmann-Bahn einfach so Gas geben, weil das ja sonst alles viel zu lange dauert. Eigentlich müsste es doch so lauten:

    “Aber der Flug entlang einer Hohmann-Bahn dauert lange und das will man oft vermeiden. Dies bewerstelligt man, indem man keine “perfekte” Hohmann-Bahn fliegt, sondern eine verkürzte, die allerdings auch mehr Energie benötigt. Also muss man auch unterwegs mal ein bisschen Gas geben oder bremsen.”

    Die Dauer des Fluges wird eigentlich eher weniger von den Manövern unterwegs beeinflusst. Wirklich schnell wird man nur, wenn der Weg möglichst kurz ist.

  8. #8 hanne hanstein
    8. September 2010

    Meine lieben Mitmenschen,
    wir haben es hier mit einem ganz anderen Themen zu tun, und zwar mit der Klimaveränderung durch uns, den Menschen, schaut euch Himmel genau an und seht euch die sogenannten “Kondenzstreifen” (giftige chemtrails) der Flugzeuge an, dann werdet Ihr alle andere Probleme als Kleinigkeiten abstreifen können.
    Wenn dann noch jemand vertraut ist mit dem Haarp-Projekt und 1 & 1 zusammenziehen kann, dann kann man nur erschauern, was heute möglich ist, ohne das uns die sogenannten “unabhängigen Medien) berichten, worum wir uns wirklich Gedanken machen müssen ist das von den von “oben gemachten Klimaveränderungen), eine Hohmann-Bahn ist da wirklich völlig unwichtig. Menschenskind, wacht doch mal alle auf…
    Schaut auf den Himmel, seht Ihr alle nicht die Streifen am Himmel?
    Seht Ihr nicht das bläuliche Licht des mit dem chemtrails verstellten Horizont,
    was ist los mit Euch, wollt Ihr es nicht sehen, was wollt Ihr verdrängen?
    Glaubt Ihr, dass das Klima in diesem Jahr normal ist, es ist Menschengemacht, googelt mal : Geoengineering oder http://www.chemtrails.de

  9. #9 MartinS
    8. September 2010

    Och nö, hanne!
    Wer hat Dich denn an eine Tastatur gelassen? Hat Dir niemand gesagt, dass Computer-Tastaturen des Teufels sind und von IHNEN überwacht werden? SIE können die Tastatur fernsteuern und sie einsetzen um Dir eine geballte Ladung Barium und Aluminiun ins Hirn zu blasen! Die Folgen kannst Du Dir ja selbst ausmalen. Bzw. wir erleben ja gerade live die Folgen.
    Nimm jetzt lieber wieder Deine Bachblüten bestäubten Globulis (Vakuum D200) und leg Dich schlafen.
    Und lass die Finger vom Internet!