Mondkatapult

hallo,

eine frage, die mir schon immer rätselhaft war. im fernsehen sieht man immer wieder, dass himmelskörper wie der mond als katupult benutzt werden um raketen, sonden etc. mit einer größeren beschleunigung auszustatten. wieso funktioniert das? wenn meine sonde in das schwerefeld des mondes gerät, fängt sie an zu beschleunigen…wenn sie nun aber um den mond herum ist beginnt sie sich wieder zu verlangsamen, bis man wieder bei der ausgangsgeschwindigkeit angekommen ist.
also:
dieser effekt funktioniert nur, wenn ich vorher weiter entfernt war als hinterher.
was bringt er dann an vorteilen??

beste grüße
punktum

Hallo punktum

Was dich da beschäftigt, ist der sogenannte Swing-By Effekt, das Slingshot oder Flyby-Manöver. Es ist durchaus möglich, durch dieses Manöver die Geschwindigkeit zu erhöhen, es kommt eben darauf an, wie sich die Sonde dem Planeten nähert. Die zusätzliche kinetische Energie wird dann aus der Gravitation des Planeten gewonnen. Hier zum Weiterlesen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Swing-by

Grüße
Flo

Hallo,

die Energie wird nicht aus der Gravitation abgezweigt, sondern aus der Bewegungsenergie des Mondes - der wird langsamer, im umgekehrten Verhältnis der Massen von Mond und Rakete.

Es geht auch umgekehrt, aber es macht natürlich wenig Sinn, einen Mond auf Kosten der Rakete zu beschleunigen.

Gruss Reinhard

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

die Energie wird nicht aus der Gravitation abgezweigt, sondern
aus der Bewegungsenergie des Mondes - der wird langsamer, im
umgekehrten Verhältnis der Massen von Mond und Rakete.

Es geht auch umgekehrt, aber es macht natürlich wenig Sinn,
einen Mond auf Kosten der Rakete zu beschleunigen.

Gruss Reinhard

Wo du vollkommen Recht hast. Ich meine mich zu erinnern, dass in der Theoretischen Mechanik Vorlesung da mal ein Wort drüber verloren wurde. Die Herleitung funktioniert über Impuls und Energieerhaltung. Ein kleiner Impuls-/Energiebetrag wird vom Planeten zur Sonde abgeführt, und das ist genau das was du sagst. - ohne Gravitation wäre das aber kaum möglich!

Hallo,

das liegt daran, daß diese Himmelskörper relativ zum zu beschleunigenden Objekt eine Eigenbewegung haben. Diese wird ausgenutzt, ähnlich wie die Eigenbewegung eines Tennisschlägers ausgenutzt wird, um den Tennisball zu beschleunigen. Stünde der Mond relativ zur Erde still, dann könnte man auch auch keine Geschwindigkeit relativ zur Erde gewinnen.
Wenn Du auf den Film „Armageddon“ (oder wars Deep Impact) anspielst, hier wurde heftigst übertrieben, und außerdem noch ein zweiter Effekt genutzt, nämlich daß es sich immer auszahlt, seinen Treibstoff möglichst tief in einem Schwerefeld zu verbrennen und in kinetische Energie zu verwandeln.

Gruß
Moriarty

Guten Morgen!

Die zusätzliche kinetische Energie wird dann aus der Gravitation
des Planeten gewonnen.

die Energie wird nicht aus der Gravitation abgezweigt, sondern
aus der Bewegungsenergie des Mondes - der wird langsamer, im
umgekehrten Verhältnis der Massen von Mond und Rakete.

Die Masse des Mondes beträgt 7,36*10^22 kg und die Rakete wiegt eventuell 10^4 kg, d.h. die des Mondes ist um Trillionenfaches größer als die der Rakete. Dann könnte man bei jedem Start einer Stubenfliege darüber diskutieren, wie diese den Drehimpuls des Planeten verändert. AUF DIE GRÖSSENORDNUNG KOMMT ES AN!
d.h. bei diesen Größenverhältnissen zählen alleine die für die Rakete bedeutsamen Faktoren. Der Mond bewegt sich und zieht mit seiner Gravitationskraft die Rakete an und „hinter sich her“, somit wird der Raumsonde eine kinetische Energie mitgegeben, die ausreicht, um in die Nähe eines anderen Planeten zu kommen.

MfG Gerhard Kemme

Hallo,

Die Masse des Mondes beträgt 7,36*10^22 kg und die Rakete
wiegt eventuell 10^4 kg, d.h. die des Mondes ist um
Trillionenfaches größer als die der Rakete. Dann könnte man
bei jedem Start einer Stubenfliege darüber diskutieren, wie
diese den Drehimpuls des Planeten verändert. AUF DIE
GRÖSSENORDNUNG KOMMT ES AN!
d.h. bei diesen Größenverhältnissen zählen alleine die für die
Rakete bedeutsamen Faktoren.

Falsch. Auch wenn Du es nicht messen kannst, der Mond wird dabei abgebremst. Ebenso wie beim Start einer Stubenfliege. Die Größenordnung spielt ausschließlich für die Messbarkeit eine Rolle.
Gruß
Axel

Guten Abend!

d.h. bei diesen Größenverhältnissen zählen alleine die für die
Rakete bedeutsamen Faktoren.

Falsch. Auch wenn Du es nicht messen kannst, der Mond wird dabei
abgebremst. Ebenso wie beim Start einer Stubenfliege.
Die Größenordnung spielt ausschließlich für die Messbarkeit
eine Rolle.

Die Größenordnung hat sich auf den Sachverhalt zu beziehen. Wenn ein Bauhandwerker anfängt, sein Gerüst in Nanometern einmessen zu wollen, dann macht er Unsinn. Wenn es um die Frage geht, eine Raumsonde über den Mond hinaus zu katapultieren, dann spielt die Beeinflussung des Mondes dabei keine Rolle - oder glaubst du ernsthaft, dass die Nasa die Flugbahnen nach Millimetern misst? Wir können jetzt natürlich berechnen, welche Anziehungskraft die Rakete auf den Mond ausübt, wenn sie in 100 000 km an ihm vorbei fliegt:
F=y*m_m*m_r/r² F=6,67*10^(-11)*7,36*10^22*10^4/(10^8)²=4,90912 N
Jetzt können wir weiter rechnen, welche Beschleunigung so auf den Mond ausgeübt und um wieviel Meter er durch diese geringe Kraft bewegt wird - will drauf verzichten.
MfG Gerhard Kemme

Hallo

Die zusätzliche kinetische Energie wird dann aus der Gravitation
des Planeten gewonnen.

die Energie wird nicht aus der Gravitation abgezweigt, sondern
aus der Bewegungsenergie des Mondes - der wird langsamer, im
umgekehrten Verhältnis der Massen von Mond und Rakete.

Die Masse des Mondes beträgt 7,36*10^22 kg und die Rakete
wiegt eventuell 10^4 kg, d.h. die des Mondes ist um
Trillionenfaches größer als die der Rakete. Dann könnte man
bei jedem Start einer Stubenfliege darüber diskutieren, wie
diese den Drehimpuls des Planeten verändert. AUF DIE
GRÖSSENORDNUNG KOMMT ES AN!
d.h. bei diesen Größenverhältnissen zählen alleine die für die
Rakete bedeutsamen Faktoren. Der Mond bewegt sich und zieht
mit seiner Gravitationskraft die Rakete an und „hinter sich
her“, somit wird der Raumsonde eine kinetische Energie
mitgegeben, die ausreicht, um in die Nähe eines anderen
Planeten zu kommen.

So what? Es wurde eine falsche/unpräzise Aussage gemacht, die verbessert wurde, und das ist wichtig um den Effekt zu verstehen. Alles was er geschrieben hat ist richtig, der Mond _wird_ langsamer.

Die Grössenordnung ist völlig unwichtig wenn man über das Grundprinzip diskutieren und es verstehen will. Wenn du meinst die Änderung des Mondes wäre zu ignorieren, kommt morgen einer und baut daraus ein PE.

Ich verstehe ehrlich gesagt nicht, was an der betreffenden Aussage zu kritisieren ist…

Gruß, DW.

Guten Morgen!

So what? Es wurde eine falsche/unpräzise Aussage gemacht, die
verbessert wurde, und das ist wichtig um den Effekt zu
verstehen. Alles was er geschrieben hat ist richtig, der Mond
_wird_ langsamer.

Dann bitte errechne einmal, um wieviel µm/s der Mond langsamer wird. Die Betonung einer völligen Unverhältnismäßigkeit führt immer zu Konfusion und nährt eine Denkweise des Unsinns.

Die Grössenordnung ist völlig unwichtig wenn man über das
Grundprinzip diskutieren und es verstehen will.

Das wäre dann die „verkehrte Welt“ - nach dem Motto - Darstellung der Erdbahn um die Sonne im µm-Maßstab: Die Erde nähert sich in hundert Jahren der Sonne um einen Millimeter. Das Grundprinzip wird am besten per „pi mal Daumen“ unter Weglassung unwichtiger Elemente beschrieben.

Wenn du meinst
die Änderung des Mondes wäre zu ignorieren, kommt morgen einer
und baut daraus ein PE.

Wieso zeigen unsere Waagen nicht gleich die Wirkung unseres Körpergewichtes auf den Planeten an: Mit jedem ihrer Schritte bewegt sich auch die Erde um 10^(-100)m und so.

Ich verstehe ehrlich gesagt nicht, was an der betreffenden
Aussage zu kritisieren ist…

Nun, dies wurde beschrieben: Es ist Unfug - so als schriebe jemand, dass die Sonne in einer weiten Bahn um die Erde kreisen würde - in einer derartigen Aussage wäre die geringstfügige Drehpunktverschiebung innerhalb der Sonne überbewertet worden.

MfG Gerhard Kemme

„Stünde der Mond relativ zur Erde still, dann könnte man auch auch keine Geschwindigkeit relativ zur Erde gewinnen.“
Diese Aussage ist leider falsch denn es ist egal ob eine Masse im Raum relativ gesehen sich bewegt, oder relativ gesehen stillsteht, relativ deswegen da auch eine scheinbar, sich im Raum nicht bewegende Masse, dennoch in Expansionsrichtung zur Zeitlinie sich bewegt. Zurückzukommen auf eine sich im Raum befindliche Masse, muss klar erkannt werden, das genannte Masse, auch ruhend, durchaus durch ihre Masse an sich, Kienetisches Potential besitzt, inform eines im umgebenden Schwerefeldes. Somit ist es völlig belanglos ob sich die Masse im Raum bewegt oder nicht einzig und allein um ein funktionierendes Katapult Manöver durchzuführen, sind die exakte Geschwindigkeit und der Winkel, mit dem Mann in das Schwerefeld eintritt, um durch Winkel und Geschwindigkeit, eben einen funktionierenden Katapulteffekt zu generieren.
Um eine adäquate Antwort des Initiators dieser Diskussion zu ermöglichen, sollte man durchaus noch einmal die Fragestellung berücksichtigen. Soweit die Frage an sich einmal die Machbarkeit, und zum zweiten den Sinn, eines Katapult Manövers erfragt wurde, sollte man nochmals erwähnen, daß bei einem korrekten fly by Manöver, eine Beschleunigung des flugobjektes ohne weiteres möglich ist, und auch gängige Praxis ist, und ferner der Sinn eines solchen Manövers, bei dem man das Schwerefeld eines Objektes ausnutzt, um eine Beschleunigung oder aber auch ein Abbremsen, eines Flugkörpers zu erwirken, einzig und allein deswegen gemacht wird, um die mitzuführende Energiemenge (für den Antrieb im Raum sprich Bewegungsenergie) niedriger zu halten.