Benutzer:TK-lion/drafts/Lagrange

Lagrangepunkte L1...L5

Für bemannte Landungen auf dem Mars, die ich wegen deren gigantischen Aufwand und unkalkulierbaren Risisken für nicht vertretbar halte, und insbesondere bei Langzeitaufenthalten sollte man über Relaissatelliten an L4/L5 nachdenken. Das kostest zwar allerhand, macht aber nur einen Bruchteil der Kosten einer bemannten Marsmission aus. Natürlich ginge das auf beiden Umlaufbahnen, allerdings sind die "Potentialtöpfe" L4 und L5 beim Mars wegen seiner geringeren Masse und der größeren Entfernung nicht ganz so stabil wie bei der Erde. Einen gewissen Charme weisen Relaisstationen bei L3 bis L5 generell für Tiefraummissionen nahe der Ekliptikebene auf, da sie ein fast perfektes gleichseitiges Dreiecks mit stabilen Relativpositionen zu der sich nahe der Basislinie mit bewegenden Erde bilden. Man könnte dann die Verbindungen zu entfernten Missionen mit höherem Datendurchsatz oder geringerem Energieaufwand betreiben, das spart Masse, die der wissenschaftlichen Ausrüstung oder der Flexibilität für Manöver zugute kommen würden. Eine solche Konfiguration macht mindestens die Ausrichtung der "lagrangeinternen" High-Gain-Kommunikation zwischen den drei "Lagrangerelais" einfacher und bietet Redundanz. Bemannte Missionen jenseits der Marsbahn (trotz genereller Zweifel fände ich das Saturnsystem sehr interessant) würden wahrscheinlich bei Missionsdauern von mehreren Jahren derartige Lösungen im Interesse der Sicherheit und Informationsverarbeitung erfordern. Allerdings steht zu fürchten, dass die recht schweren Planeten Venus, Jupiter und Mars auch die im System Sonne, Erde und Lagrangekörper bei den stabilen L4 und L5 hinreichend stören und zumindest geringere Korrekturen nötig werden.

Gravitationseinfang

Ein Körper, der aus dem Unendlichen oder sehr großen Entfernungen in den gravitativen Einflussbereich eines Himmelskörpers gerät, wird durch geeignetes Abbremsen auf eine Relativgeschwindigkeit, welche unter der Fluchtgeschwindigkeit für seine aktuelle Position liegt bzw. formal, dessen en:Jacobiintegral im vereinfachten Dreikörperproblem unter dem kritischen Wert befindet, in eine Umlaufbahn um den Himmelskörper einschwenken. Das Abbremsen kann durch aktives Manövrieren des Raumflugkörpers selbst oder unter bestimmten Bedingungen auch durch Gravitationseinfang ohne aktives Manövrieren des eingefangenen Körpers realisiert werden. Die einfachsten Konstellationen für einen Einfang bietet ein zweites Gravitationsfeld eines weiteren massereichen Körpers. Dieses kann von großen Planeten beim Einfangen in Bahnen um die Sonne oder von Monden um Planeten beim planetaren Einfang ausgehen. Dazu muss durch den zweiten Körper die kinetische Energie und dabei die Relativgeschwindigkeit des eingefangenen Objektes unter die notwendige Fluchtgeschwindigkeit des einfangenden Himmelskörpers verringert werden. Tatsächlich gibt der Flugkörper dabei die überschüssige kinetische Energie und die dazu gehörige Impulsdifferenz an das zweite Objekt ab. Allerdings sind die dabei erreichten Bahnen stark von den Bahnparametern des zweiten Objektes abhängig und nicht wie bei herkömmlichen Bremsmanövern wählbar. Trotzdem kann man die Konstellatin des Gravititionsfeldes eines Zweikörpersystems u.U. nutzen, um einen Teil des verfügbaren Gesamtimpulses (des Antriebs) zu sparen, der dann für die Gestaltung weiterer Manöver nutzbar ist bzw. bei vorheriger Berücksichtigung als Nutzmasse frei wird.

Einen Speziallfall stellt der ballistische Einfang von Raumflugkörpern dar, bei denen durch geschickte Wahl der Bahnparameter ein Raumflugkörper vom Schwerefeld des Zielkörprs ohne weitere Manöver durch ein gerade so Einholen eingefangen wird. Dadurch fällt der Flugkörper gewissermassen in eine retrograde Umlaufbahn. Niedrige kreisförmige Orbits sind dabei praktisch unmöglich.