Liebe/-r Experte/-in,
ich habe mal eine Frage, die mir beim lesen eines Artikels über die Voyager-Sonde in den Sinn kam.
Raumsonden nutzen doch mittels eines SwinBy-Manövers die Schwerkraft eines großen Planeten - z.B. Jupiter - um Ihre Reisegeschwindigkeit zu erhöhen bzw. auch um eine gewünschte Bahnkorrektur vorzunehmen. Wie wird eigentlich - ich weiss, es ist marginal - der Planet dadurch beeinflusst? Verändert sich seine Eigenrotation oder verändert sich seine Geschwindigkeit um die Sonne oder passiert rein gar nichts? Letzteres dürfte eigentlich nicht sein, da nach unserem Physikverständnis eine Aktion im All immer eine Reaktion hervorruft. Also - ich bin auf Eure Antworten sehr gespannt.
Gruß,
Jochen
Er wird voll beeinflusst. Actio=Reactio.
Je nachdem was die Sonde macht, können sich alle Bahnparameter ändern. Aber eben nur so minimal, dass es unmöglich wäre, das zu messen. Im Newtonschen Gravitationsgesetz gehen die Massen zweier Körper direkt linear in die Karft mit ein. Wenn Voyager ca. 1000 kg wiegt, Jupiter aber 2E27, dann ändert sich einfach praktisch nix.
Hallo Jochen, im Prinzip hast Du vollkommen recht, aber es wird ein so geringer Effekt sein, dass das messtechnisch mit unseren Messinstrumenten nicht einfach, wenn überhaupt, nachzuvollziehen ist. Du kannst ja mal die Sonde mit ca. 1 Tonne ansetzen und den jeweiligen Planeten mit seiner Masse, schon beim reinen Massenvergleich wirst du dann feststellen, dass das eine Größe ist, die man vernachlässigen kann
Spekulatives: vielleicht merkt man das in 1000 Jahren und man wundert sich dann über die Bahnabweichung des Planeten, aber ob dann noch Ursachenforschung betrieben wird, bzw. überhaupt werden kann, ist fraglich 
Falls noch Fragen sind, meld Dich ruhig …
Gruß Jörg
Artikel
über die Voyager-Sonde in den Sinn kam.
Raumsonden nutzen doch mittels eines SwinBy-Manövers die
Schwerkraft eines großen Planeten - z.B. Jupiter - um Ihre
Reisegeschwindigkeit zu erhöhen bzw. auch um eine gewünschte
Bahnkorrektur vorzunehmen. Wie wird eigentlich - ich weiss, es
ist marginal - der Planet dadurch beeinflusst? Verändert sich
seine Eigenrotation oder verändert sich seine Geschwindigkeit
um die Sonne oder passiert rein gar nichts? Letzteres dürfte
eigentlich nicht sein, da nach unserem Physikverständnis eine
Aktion im All immer eine Reaktion hervorruft. Also - ich bin
auf Eure Antworten sehr gespannt.
Gruß,
Jochen
Hallo Jochen,
in der Tat „klaut“ man so Bewegungsenergie vom Planeten, das heißt, er wird etwas langsamer. Das ist aber in einer Größenordnung, da ist der Effekt sehr gering, wenn man sich das als eine Art Stoß vorstellt, dann gilt ja Impulserhaltung, das heißt m1 * v1 = m2 * v2 und wenn da die Masse des Planeten in der Größenordnung 10^25 kg liegt und die Sonde nur bei 10^3 kg, dann müssen schon sehr viele Raumsonden vorbeifliegen, damit das die Bahn des Planeten wesentlich verändert.
Gruß,
Josua
Hallo Jochen,
eine gute Frage, die aber einfach zu beantworten ist.
Durch einen Swingby wird einer kleinen Masse etwas
Bewegungsenergie der größeren Masse übertragen.
Im Resultat verliert also der größere Körper etwas
an Umlaufenergie (wenn die Sonde gebremst wird, gewinnt er dazu) was sich auf dessen Umlaufbahn
um die Sonne auswirkt. Man kann also sagen, dass der
benutzte Planet langsamer oder schneller wird und dadurch zukünftig, also nach dem Swingby, eine engere oder weitere Bahn um sein Zentralgestirn ziehen wird.
Der Drehimpuls des Körpers (seine eigene Umdrehungsgeschwindigkeit) verändert sich
dabei übrigens nicht! Nach dem Satz der Impulserhaltung
könnte dies nur dadurch geschehen, wenn man die
Planetenkugel (idealisiert) in ihrem Durchmesser
ändern würde (Eiskunstläufereffekt wenn die Arme
abgespreizt oder angezogen werden).
Natürlich hört sich das ungeheuerlich, vielleicht
sogar bedrohlich an. In Wirklichkeit ist aber
der Einfluss einer Raumsonde, die vielleicht 10 Tonnen
Masse aufweist, auf einen Planeten so gering,
dass wir den Effekt in der Praxis vergessen können.
Du kannst dies aber überschlägig theoretisch ausrechnen.
Dazu berechnest Du die kinetische Energie des
benutzten Planeten aus dessen Masse und Winkelgeschwindigkeit (wir nehmen hier mal an,
dass die Planetenbahn kreisförmig wäre, in Wirklichkeit
ist sie natürlich elliptisch)um die Sonne, machst dann
das gleiche mit der Sonde und stellst dann beide
Kräfte in Verhältnis zueinander.
Ich selbst habe es noch nicht ausgerechnet, gehe
aber davon aus, dass das Resultat irgendwo im
Bereich von eins zu 1,9x10E23, einer Zahl mit 23 Nullen
z.B. im Fall von Jupiter liegen wird.
Diese winzige Zahl verschwindet in allen anderen vorhandenen physikalischen Effekten. Nehmen wir nur die Sonne: Die Sonne strahlt unablässig eine derart gewaltige Masse als Sonnenwind in alle Richtungen ab, das bereits diese Masse so viel mehr Einfluss auf die Planetenbahnen hat, das wir, selbst wenn wir 10x am Tag eine Sonde swingen lassen würden und dies über 1000e Jahre täten, keinen messbaren Einfluss auf den „missbrauchten“ Planeten nehmen könnten.
Man kann es sich vielleicht auch so vorstellen:
Der Sonnenwind erzeugt ein lautes Rauschen in dessen
Getöse der winzige Impuls den die Sonde beim
Swingby erzeugte, völlig untergeht.
Oder vielleicht noch anschaulicher dargestellt:
In einer Halle findet ein Konzert statt, bei welchem
alle Musiker so laut wie möglich ihre Instrumente
spielen, bzw. alle Lautsprecheranlagen bis zum Anschlag
aufgedreht sind. Irgendwo in einer Ecke steht eine
Heuschrecke und schnarrt. Niemand wird es auch nur
annährend mit welchen Mess-Mitteln auch immer
fertigbringen, das Zirpen der Heuschrecke herauszufiltern. Du ahnst es, die Grille war die
Sonde 
Last but not least sei dann vielleicht noch ein weiterer wichtiger Punkt erwähnt. Die „Krumpeligkeit“ der Planeten als geometrische Körper, womit natürlich
die Unebenheit der Planeten gemeint ist.
Hierdurch entstehen ebenfalls Abweichungen und
gegenseitige Beeinflussungen der Planeten untereinander
die den Einfluss einer Sonde um viele Dekaden
übersteigen und übrigens, das sei noch am Rande erwähnt, dafür sorgen, dass wir die Bahnen nicht
beliebig lang im Voraus berechnen können.
Ich hoffe ich konnte Deine Frage beantworten.
Viele Grüße
Peter
das Masse Verhältnis zwischen einen Planeten und einer Sonde ist irrelevant.
Ich würde es mit einem einzelnen Wassertropfen der ins Ozean fällt vergleichen.
Denn auch dieser hat keinen Einfluss auf den Meeresspiegel.
Salvele Jochen,
Jupitermasse = 1,8986 ∙ 10 hoch 27 kg
und
Masse von Voyager 2 = 2,0 ∙ 10 hoch 3 kg !
Die Masse der Raumsonde im Verhältnis zur Jupitermasse
ist so gering, dass eine Beeinflussung des Jupiter durch die „Vorbeifliegende“ Sonde, wahrscheinlich noch nicht eimal im Micrometerbereich messbar ist.
Aktion und Reaktion kommen direkt messbar eigentlich nur bei Kontakt, also Impulsübertragung, zum tragen.
Schau Mal hier, da sind die Zusammenhänge gut dargestellt :
http://www.erkenntnishorizont.de/raumfahrt/bahnman/s…
Gruss und einen schönen Tag noch.
Patrik Steinbrenner.
Hallo Jochen,
die Planetenbahn verändert sich nicht, da die Sonde im Vergleich zum Planeten eine vernachlässigbar kleine Masse besitzt.
Viele Grüße aus Weimar
Klausi
Lieber Jochen,
du liegst richtig, es wird bei dem Manöver eine Reaktion impliziert. Diese ist natürlich so unheimlich gering, dass sie vernachlässigt wird. Nehmen wir das Beispiel, dass eine Sonde durch Jupiters Gravitation beschleunigt wird: Die Gegenkraft wirkt sich wohl nicht auf die Umlaufbahn oder die Eigenrotation aus, die Massendifferenz schlicht zu gewaltig (siehe auch Trägheit). Stattdessen wird das schwächste Glied „angegriffen“, so könnten winzige Schwankungen in der Atmosphäre auftreten - beispielsweise ein etwas stärkerer Wind oder eine Wolke, die früher abregnet ect.
Dies ist vermutlich nicht vorhersagbar, aber etwas in dieser Größenordnung ist der Effekt.
Anderes Beispiel: Beim Mond, welcher keine Atmosphäre besitzt, gibt es dann vielleicht leichte Bewegungen von nicht massiven Steinen - eher unmerkbar.
Ich hoffe, ich konnte helfen.
Gruß,
Justin
Es passiert tatsächlich etwas: Da der Drehimpuls eine Erhaltungsgröße ist, wird der Planet, an dem das Manöver durchgeführt wird, etwas langsamer. Das ist aber, wie du sagst, marginal. Die Masse der Sonde (vielleicht 1 t) ist nichts gegen die des Planeten. Swing-By Manöver werden auch an der Erde durchgeführt - ohne die Gefahr, das wir unsere Umlaufbahn verlassen müssen.
Natürlich beeinflusst die masse der sonde auch den jupiter , nur es ist vernachlässigbar , so gering ist die wirkung. Jede Masse -egal wie gross oder klein beeinflusst jede Masse im Universum.
Die gravitation ist eine Eigenschaft die jedem Körper der Masse hat eigen ist.
gruss von hajo
Hallo Jochen,
der an dem Manöver teilhabende Planet verliert tatsächlich im selben Maße an Bewegungsenergie, wie die Sonde dazu gewinnt. Wie du dir aber schon richtig gedacht hast, macht sich das in keinem messbarem Maße bemerkbar.
Gruß,
Steffen