Der Erdmond und die Mondmissionen

[Liopleurodon]

Mein Problem ist wohl, dass ich als Franke nie wirklich Bezug zum Segeln entwickelt habe und ich davon dementsprechend überhaupt keine Ahnung habe

Meine einzige Erfahrung beruht auf dem Computerspiel Pirates! und da auch nur der C64-Variante, aber zumindest hab ich dabei gelernt, dass man gegen den Wind nicht so leicht ankommt wie mit dem Wind und fürs Bremsen im All sollte das dann auch analog gelten

Das ist richtig. Wenn man sich die Umlaufbahn einmal von oben betrachtet und die Sonne unten im Zentrum steht und sich die Planeten in Richtung links bewegen, dann stellst Du für die Hinreise zum Mars das Segel schräg nach links, so dass der Strahlungsdruck Dich entlang der Umlaufbahn nach außen treibt. Zum Bremsen stellst Du es hingegen schräg nach rechts, so dass genau derselbe Strahlungsdruck nun entgegen Deiner Orbitalbewegung wirkt und Dein Schiff bremst.

Im Prinzip wie in dieser Skizze:

[Hades]

Hmmm, da würde mich die Physik dahinter schon interessieren, egal wie ich das drehe in meinem Kopf verstehe ich nicht wie man den Strom von hinten lenken will das dem Schiff mehr Impuls entzogen als neuer übertragen werden soll. Zumal der Vergleich mit realem Segeln schwierig ist, neben der treibenden Karft des Windes kommt ja trotzdem noch der eigentliche Luftwiderstand und der des Wassers noch mit zu tragen. Im All is das nicht vorhanden, durch das Schwerkraftfeldes des Mars sogar noch eher eine zusätzliche beschleunigende Karft.

@ Spocky: ich komm auf die selbe Geschwindigkeit. Über eine Formel die ich nicht im Kopf hat kann man aber auch nur über die Angabe der Beschleunigung die zurückgelegte Strecke in einer vorgegebenen Zeit errechnen. Müsste ich mal im Tafelwerk raus suchen, da lässt sich auch überprüfen ob man mit 0,01 g wirklich in 20 Tagen in den Marsorbit gelangen kann.

EDIT: zu langsam

[Spocky]

Das ist richtig. Wenn man sich die Umlaufbahn einmal von oben betrachtet und die Sonne unten im Zentrum steht und sich die Planeten in Richtung links bewegen, dann stellst Du für die Hinreise zum Mars das Segel schräg nach links, so dass der Strahlungsdruck Dich entlang der Umlaufbahn nach außen treibt. Zum Bremsen stellst Du es hingegen schräg nach rechts, so dass genau derselbe Strahlungsdruck nun entgegen Deiner Orbitalbewegung wirkt und Dein Schiff bremst.

Im Prinzip wie in dieser Skizze:

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Ah, OK, so wird das schon einleuchtender. Ich hatte nicht mitbedacht, dass man sich ja auch nicht geradlinig durch das Sonnensystem bewegt, sondern man nimmt ja den Impuls der Erde auf ihrer Umlaufbahn mit. SOOOO kann sich das auch eine fränkische Landratte vorstellen

Danke für die Skizze.

[Liopleurodon]

Zur Reisezeit sei noch angemerkt, dass man sich natürlich nicht den Punkt der größten Entfernung beider Planeten aussucht, sondern einen mit größerer Annäherung.

[Thomas W. Riker]

Der Abstand bei der niedrigsten Oppositionsentfernung beträgt 55 Miokm.
Pro Tag wären es 2,75 Miokm oder 114.583 km/h oder 31,8 km/s als ->Durchschnitsgeschwindigkeiten<-. Dies wäre in etwa die doppelte Geschwindigkeit von New Horizons, die es selbst beim Swingby am Jupiter nur auf 23 km/s brachte.
Ob bei einer entsprechend noch viel höheren Höchstgeschwindigkeit die Gravitation des Mars ausreicht, um in einen stabilen Orbit zu gelangen darf gerne ein Physiker ausrechnen.

[bozano]

Die Strecke ist bei konstanter Beschleunigung (a*t^2)/2, wobei a die Beschleunigung, und t die Zeit ist.
Die Erdbeschleunigung ist ja ca. 10 m/(s^2) mit den Werten von W.Riker sind es bei 20 Tagen ca. die dreifache Strecke. Also sind 0.01g gar nicht mal so wenig.

[Hades]

Ah, OK, so wird das schon einleuchtender. Ich hatte nicht mitbedacht, dass man sich ja auch nicht geradlinig durch das Sonnensystem bewegt, sondern man nimmt ja den Impuls der Erde auf ihrer Umlaufbahn mit. SOOOO kann sich das auch eine fränkische Landratte vorstellen

Klappt auch bei ner westsächsischen Landratte

Der Abstand bei der niedrigsten Oppositionsentfernung beträgt 55 Miokm.
Pro Tag wären es 2,75 Miokm oder 114.583 km/h oder 31,8 km/s als ->Durchschnitsgeschwindigkeiten<-.

damit wäre die Geschwindigkeit in 3,68 Tagen erreicht also die Reisezeit tatsächlich realistisch.

Wäre die nächste frage ob "Quadratkilometer große Segel" bei nur 10 Tonnen umsetzbar sind sowie der Sonnenwind eine Beschleunigung von 0,01g erzielen könnte.

[FltCaptain]

Wäre die nächste frage ob "Quadratkilometer große Segel" bei nur 10 Tonnen umsetzbar sind sowie der Sonnenwind eine Beschleunigung von 0,01g erzielen könnte.

Die Frage ist auch wie groß genau so ein Segel sein müsste. Wenn es ein paar hundert oder tausend Quadratkilometer hätte, dann stelle ich mir es sehr schwer vor das Segel zu verstellen.
Und was ist mit den Mikrometeoriten? Würden die das Segel, egal wie Groß es ist, nach einer kurzen Zeit nicht einfach zerfetzen? Dann könnte man das Raumschiff nichtmal mehr abbremsen und würde entweder auf den Mars knallen, oder ohne etwas dagegen machen zu können dran vorbei sausen.

[xanrof]

Die Frage ist auch wie groß genau so ein Segel sein müsste. Wenn es ein paar hundert oder tausend Quadratkilometer hätte, dann stelle ich mir es sehr schwer vor das Segel zu verstellen.
Und was ist mit den Mikrometeoriten? Würden die das Segel, egal wie Groß es ist, nach einer kurzen Zeit nicht einfach zerfetzen? Dann könnte man das Raumschiff nichtmal mehr abbremsen und würde entweder auf den Mars knallen, oder ohne etwas dagegen machen zu können dran vorbei sausen.

Ja, Kleinkörper sind ein Problem. Man müßte die Segel so konstruieren, daß ein Partikel durchschlägt, ohne größere Schäden (außer dem Loch selbst) zu hinterlassen. Diesen "Flächenverlust" kann man ausgleichen, indem man das Segel von vorneherein etwas größer macht als zwingend notwendig.

Am Rande: Ein Meteorit ist ein Stück Gestein, das auf der Planetenoberfläche (Erde) aufgeschlagen ist. Kleine Körper oder Partikel im interplanetaren Raum und in der Größe zwischen Asteroid und Staub nennt man Meteoroid (bzw. Mikrometeoroid). Es gibt aber keine definierte Grenzen.

[FltCaptain]

Ja, Kleinkörper sind ein Problem. Man müßte die Segel so konstruieren, daß ein Partikel durchschlägt, ohne größere Schäden (außer dem Loch selbst) zu hinterlassen. Diesen "Flächenverlust" kann man ausgleichen, indem man das Segel von vorneherein etwas größer macht als zwingend notwendig.

Aber gibt es nicht auch Meteroitenschauer die größeren Schaden anrichten können?
Was mir auch noch nicht so ganz klar ist, wie kann ein Schiff mit Solarsegeln denn wieder zurück bzw. wider Richtung Sonne fliegen? Ich kann Segeln und ich weiss wie man gegen den Wind segeln kann, das Segel hat dann (einfach ausgedrückt) die Form eines Flugzeugflügels und der Wind wird so "drumrum" gelenkt das es ein "Sog" gibt.
Aber irgendwie bezweifle ich dass man das auch bei Solarsegeln machen kann.

Am Rande: Ein Meteorit ist ein Stück Gestein, das auf der Planetenoberfläche (Erde) aufgeschlagen ist. Kleine Körper oder Partikel im interplanetaren Raum und in der Größe zwischen Asteroid und Staub nennt man Meteoroid (bzw. Mikrometeoroid). Es gibt aber keine definierte Grenzen.

Ich habe mich immer gefragt warum es Meteoriten und Meteoriden gibt. Ich weiss das die einen in der Atmosphäre der Erde verglühen und die Anderen einfach nur durchs Sonnensystem "schwirren". Aber was ist was genau?

[xanrof]

Was mir auch noch nicht so ganz klar ist, wie kann ein Schiff mit Solarsegeln denn wieder zurück bzw. wider Richtung Sonne fliegen?

die Gravitation der Sonne

Ich habe mich immer gefragt warum es Meteoriten und Meteoriden gibt. Ich weiss das die einen in der Atmosphäre der Erde verglühen und die Anderen einfach nur durchs Sonnensystem "schwirren". Aber was ist was genau?

Ok, ich könnte jetzt losschreiben, aber da lass ich doch einfach die zu Wort kommen, die das schon getan haben:

Als Meteoroiden bezeichnet man den Ursprungskörper, solange er sich noch im interplanetaren Raum befindet. Beim Eintritt in die Atmosphäre erzeugt er eine Leuchterscheinung, die als Meteor bezeichnet wird. Der Meteoroid verglüht entweder als Sternschnuppe in der Erdatmosphäre oder erreicht als Meteorit den Boden.
(...)
Bis Anfang der 1990er Jahre wurden die heute als Meteoroiden bezeichneten Objekte – ebenso wie die zur Erdoberfläche gelangten Überreste dieser Objekte – als Meteoriten geführt.

Man kann noch hinzufügen, daß Meteorid ein Falschschreibung/falsche Übersetzung von Meteoroid ist:

Für den Begriff „Meteoroid“ wird häufig auch die Bezeichnung „Meteorid“ verwendet. Da dieser Ausdruck in der Fachliteratur jedoch kaum verwendet wird, lässt es sich dabei auf einen Rechtschreibfehler schließen, der sich aufgrund wiederholter Falschschreibung verbreitet hat.

https://de.wikipedia.org/wiki/Meteorit

https://de.wikipedia.org/wiki/Meteoroid

[FltCaptain]

die Gravitation der Sonne

Aber reicht die Gravitation der Sonne das Raumschiff in einer angemessenen Zeit wieder zurück zu bringen, oder dauert der Rückweg länger weil das Raumschiff langsamer ist?

[Enas Yorl]

Aber reicht die Gravitation der Sonne das Raumschiff in einer angemessenen Zeit wieder zurück zu bringen, oder dauert der Rückweg länger weil das Raumschiff langsamer ist?

Kommt darauf an was man als angemessen definiert. Will man mit einem Sonnensegel von der Sonne weg, erhöht man seine Rotationsgeschwindigkeit um die Sonne. Will man näher an die Sonne, verringert man seine Rotationsgeschwindigkeit.
Für schnelle Expressreisen ist das ohnehin nichts, es sein den man hat fest stationierte Antriebslaser die dabei nachhelfen, das Sonnensegel anzuschieben.

[Liopleurodon]

Kommt darauf an was man als angemessen definiert. Will man mit einem Sonnensegel von der Sonne weg, erhöht man seine Rotationsgeschwindigkeit um die Sonne. Will man näher an die Sonne, verringert man seine Rotationsgeschwindigkeit.
Für schnelle Expressreisen ist das ohnehin nichts, es sein den man hat fest stationierte Antriebslaser die dabei nachhelfen, das Sonnensegel anzuschieben.

Bei günstigen Orbitalstellungen könnten wohl Reisezeiten von mehreren Wochen drin sein, wie wir weiter oben gesehen haben. Der Knackpunkt bei Sonnensegeln ist die extreme Gewichtsreduktion. Das Segel selbst muss ultradünn, riesig in der Fläche, aber dennoch leicht und mechanisch stabil sein. Die Nutzlast würde man auf das Allernotwendigste reduzieren. Ich könnte mir denken, dass mit solchen Gefährten nur Menschen transportiert und größere Lasten mit anderen, langsameren Technologien transportiert werden.

Der große Vorteil an Lichtsegeln wäre die konstante, wenn auch geringe Beschleunigung ganz ohne Verbrauch von Reaktionsmasse. Der natürliche Feind solcher Segel wären wohl alle Arten von Strahlantrieben und große Strukturen wie Raumstationen etc.

[FltCaptain]

Ich persönlich finde Solarsegel nicht rentabel, die Segel müssten gigantische Ausmaße haben und manövrieren könnte man fast garnicht. Selbst wenn ein Laser auf dem Mond wäre der den Solarsegler antreibt, der Laser müsste auch gigantische Ausmaße haben, riesen Mengen von Energie verbrauchen und dann könnte man den Mond in "Todesstern" umbenennen (das war ein Witz).