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:
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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