Frage von Schindler1998, 54

g-Kraft beim Flug zum Mond?

Hallo, ich habe mal gelesen, dass bei einem Flug zum Mond die 2 Tage, die es dauert die g-Kraft immer konstant bleibt.

Und da es darum (weil der Mensch über längere Zeit keine höheren Belastungen aushält) nicht möglich ist, schnell zum Mars zu fliegen, da man mit 2 g etwa einen Monat braucht, obwohl man es mit höheren g-Kräften schneller schaffen könnte.

Zudem habe ich das Gefühl, es sei seltsam, das die g-Kräfte konstant anhaltend sind, weil man sie im Auto auch nur während der Beschleunigung spürt.

Auf jeden Fall bedanke ich mich gerne schon im Voraus für die hilfreichen Antworten. :)

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 45

Hallo, ich habe mal gelesen, dass bei einem Flug zum Mond die 2 Tage, die es dauert die g-Kraft immer konstant bleibt.

Den größten Teil des Fluges bleibt sie konstant, und zwar konstant gleich oder nahe Null.

Während beim Start eine ziemlich starke Beschleunigung (denn nichts anderes ist die sogenannte g-Kraft) herrscht, weil das Raumschiff halt durch Raketenschub beschleunigt wird, erfährt das Raumschiff auf dem eigentlichen Flug fast keinen Antrieb mehr und wird allenfalls durch die Schwerkraft beschleunigt, die aber auf alles an Bord gleichmäßig wirkt, und das bedeutet Schwerelosigkeit.

Das Wort »g-Kraft« bezieht sich auf die Fallbeschleunigung g=9,81m/s², wie sie im Schnitt auf der Erdoberfläche herrschen, die dann kurz als »1g« bezeichnet wird (etwas unglücklich, denn »1g« heißt auch »1 Gramm«). Es ist also keine Kraft, sondern eine Gravitationsfeldstärke respektive Beschleunigung respektive eine Kraft pro Masse.

Antwort
von bartman76, 22

g-Kräfte treten nur bei Beschleunigungen auf, nicht bei hohen Geschwindigkeiten.

Hohe Kräfte -- es wurde schon erwähnt - treten beim Start, also während der Beschleunigungsphase auf. Der Flug zum Mond wird anschließend mit annähernd konstanter Geschwindigkeit ausgeführt, weswegen die BEschleunigungskräfte nahe 0 g sind.

Das Problem ist eher die Energie für die Beschleunigung mit sich zu führen. Zunächst muss man den Treibstoff von der Erde in den Orbit bringen, was Unmengen an Energie erfordert. Dann ließe sich ggfs. eine Marsmission auch beschleunigen. Allerdings muss man sich auch überlegen, dass man ggfs. noch Treibstoff braucht um auf dem Rückweg wieder ähnliche Geschwindigkeiten zu erreichen, was bedeutetet: doppet soviel Treibstoff.

Die Geschwindigkeit ließe sich auf diese Weise schon deutlich steigern, aber da für einen Raketenantrieb immer recht viel Treibstoff mitgeführt werden muss, wird das immer ein bisschen schwieriger.

Antwort
von Streamer, 36

Der Großteil der Strecke von der Erde zum Mond wurde Antriebslos geflogen, also ohne Beschleunigung (daher auch in Schwerelosigkeit). 

Praktisch alle Flüge zum Mars sind derzeit auch die meiste Zeit Antriebslos, abgesehen von Kurskorrekturen und dem Einschwenken in den Marsorbit. 

Antwort
von dompfeifer, 15

Da hast Du einmal Unsinn gelesen. Während des Mondfluges erfahren die Astronauten nur ganz kurze Zeiten Gravitations- bzw. Beschleunigungskräfte bei Start und Landung, ggfs. bei Kurskorrekturen.

Beim bemannten Marsflug dürfte eher die begrenzte Treibstoffmasse die Flugdauer verlängern, aber kaum die Begrenzung der g-Kraft.

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Physik, 27

Hallo Schindler1998,

wie schon angemerkt: während des größten Teils des Fluges waren die g-Kräfte Null. Die Apollo-Missionen waren so geplant, dass die Kapsel auf einer sogenannten "Free-Return-Trajectory" flog - also quasi im freien Fall bzgl. des Erdschwerefeldes.

Der Vorteil einer solchen Planung ist einerseits, dass es Treibstoff spart, andererseits, dass die Kapsel zumindest ungefähr zur Erde zurückkommt, selbst wenn es einen Defekt gibt. - Was man bei Apollo 13 dann glaich ausnutzen konnte.

Wie die Bahn aussieht, ist hier recht anschaulich gezeigt:

http://www.braeunig.us/apollo/apollo11-TLI.htm

(Runterscrollen bis zur animierten Grafik "Free-Return Trajectory")

Diese Phase beginnt grundsätzlich mit dem Ende der Startphase und endet mit dem Einschwenken in die Mondumlaufbahn.

Während des Starts oder beim Wiedereintritt oder bei Kurskorrekturen sind die g-Kräfte natürlich alles andere als Null, wie man z.B. für den Start hier bei "000:02:19" sehen kann:

http://history.nasa.gov/ap11fj/01launch.htm

Grüße



Expertenantwort
von Franz1957, Community-Experte für Physik, 20

Die Beschleunigungsphase zum Einschuß in die Bahn zum Mond (Trans-Lunar Injection, TLI) dauerte bei den Apollo-Flügen jeweils nur an die 6 Minuten. Beschleunigt wurde dabei mit ungefähr 1 g (rechne Geschwindigkeitszuwachs durch Brennzeit). Verwendet wurde hierfür das Triebwerk der 3. Saturn-Stufe. Sie wurde hinterher abgesprengt.

Siehe: https://en.wikipedia.org/wiki/Trans-lunar\_injection


Kommentar von Franz1957 ,

Ganz anders verläuft der Flug mit Ionenantrieb, der aber bisher nur bei unbemannten Sonden verwendet wurde. Die Beschleunigung ist nur ein winziger Bruchteil eines g, aber das Triebwerk kann über lange Zeit eingeschaltet bleiben und benötigt, um das gleiche Ziel zu erreichen, insgesamt weniger Treibstoff als ein herkömmliches Raketentriebwerk.

Die Mondsonde SMART-1 erreichte auf diese Weise in etwas mehr als einem Jahr Flugzeit den Mond. Das Ionentriebwerk wurde einige Hundert Mal für jeweils mehrere Stunden eingeschaltet, wobei es nur ein paar Millionstel g Schub ausübte, und brachte die Sonde dabei nach und nach auf immer weiter hinausreichende Ellipsenbahnen, bis sie dann durch ein weiteres Beschleunigungsmanöver in einen Mondorbit übergehen konnte.

Siehe: https://en.wikipedia.org/wiki/SMART-1

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