Ist es empfehlenswert in Physik eine Facharbeit zu schreiben? Über Astronomie?
Guten Tag! Ich bin in der Q1 und stehe vor der Wahl der Facharbeit. Ich habe mich mit meinem Kurslehrer zusammengesetzt und mit ihm ein Thema in dem Fach Physik überlegt: "Zeitfenster für Weltraummission". Er hat es ungefähr so beschrieben, dass wenn ein Raumschiff zum Mars fliegen soll, es ein Zeitfenster gibt, also einen bestimmten Zeitabschnitt, indem es starten kann. Wenn eine Rakete nicht in diesem Zeitfenster startet, dann ist der Start auf Dauer (auf lange Zeit: Monate/Jahre) verschoben. Leider weiß ich nicht viel über dieses Thema. Deswegen meine Frage an euch: gibt es gute Bücher oder ähnliches dazu, die ihr kennt? Im Internet habe ich bereits geguckt aber nicht wirklich viel herausfinden können. Ist es überhaupt möglich genug Material zu sammeln, um über das Thema 12 Seiten zu schreiben? LG
5 Antworten
Hallo Schersu,
als Physiker setze ich jetzt nur mein hochnäsiges Gesicht auf und antworte ganz trocken: "Es ist immer empfehlenswert, eine Facharbeit in Physik zu schreiben. Wo sonst?"
Ja, ok. ;-) Ab jetzt wieder ernst.
Wie gut biste denn in Physik? Ein wenig einlesen muss man sich schon. Dann aber findest Du ganz bestimmt genug Material für eine Facharbeit zum Thema.
Ganz allgemein in der Raumfahrt hat man solche Startfenster. Das betrifft nicht nur eine mögliche Marsmission, sondern auch die unbemannte Raumfahrt, Sonden etc. Startfenster ergeben sich aus den Anforderungen, die man an die geplante Route stellt und den Planetenbewegungen. Ob eine Sonde zum Beispiel ein Spin-by-Manöver machen muss, um noch mehr Schwung zu kriegen. Oder sogar mehrere. Oder ob man es auf eine besonders kurze Flugbahn abgesehen hat. Oder auf eine sogenannte "Free-Return"-Trajektorie, bei der die Schwerkraft ganz von allein für die Rückreise sorgt. (Letzteres hat man etwa bei den Apollo-Missionen gemacht.) (Über all das kann man natürlich auch schreiben bei dem Thema ... siehe etwa hier https://web.archive.org/web/20150922145412/http://www.braeunig.us/apollo/apollo11-TLI.htm )
Literatur zum Thema wäre zum Beispiel
https://www.bernd-leitenberger.de/flug-zum-mars1.shtml
https://en.wikipedia.org/wiki/Free-return_trajectory#Earth%E2%80%93Mars
Eigentlich musst Du Dich nur fragen, ob es Dich ausreichend reizt.
Grüße
auch als "nicht direkt Physiker" (E-Techniker) kann ich Deine Einleitung durchaus unterstützen und hätte wohl ähnlich geantwortet. Es ist immer empfehlenswert eine Arbeit über Physik zu schreiben! :-) - oder zumindestens sich mit Physik zu befassen!
Ich mag noch ergänzen: Wir bewegen uns mit 107000 km/s um die Sonme, der Mars nur mit 86868 km/s. Klar, hat ja auch ne kleinere Bahn, aber das verdeutlicht, mit welchen Herausforderungen hier umzugehen ist. Weiteres, s. Utes Quellen …
Noch ein Tipp: Wenn ein Planetarium bei Dir in der Nähe ist, einfach mal vorbei gehen … in Physik helfen Physiker unheimliche gerne. (Das gibt Material für 120 Seiten …😎)
Das hat vermutlich damit zu tun, dass sich die Planeten in unterschiedlichen Abständen zueinander befinden, und sie zu bestimmten Zeiten besonders günstig zueinander stehen. Dazu gibt es sicher viele Infos. 12 Seiten sind superwenig, keine Sorge, das schaffst du locker.
Wie schon im Kommentar (s.o.) zu sehen bin ich kein Physiker, sondern nur etwas in der Richtung Physik - speziell Raumfahrt - interessiert. Daher hier nur ein paar Ideenen oder Schlagwörte wonach Du mal suchen kannst um weitere Infos zu bekommen.
Um die Flugbahn von Raumschiffen und Sonden zu planen nutzen die Wissenschaftler die so eine Mission betreuen auch die Gravitationskräfte der Planeten. Das Raumschiff fliegt also nicht mit einem eigenen konstanten Antrieb. Dieser ist nur in der Startphase und zu Kursänderung vorhanden. Ansonsten lässt es sich von Planeten anziehen, beschleunigen und auf eine Flugbahn bringen, die zum seinem Zeil führt. Damit das klappt sind aber bestimmte Positionen der Palneten zueinander nötig. Wenn sich das ganze (Planeten-)System nur aber so verdreht, dass bei einem Start von der Erde aus, die Flugbahn des Objekts so verläuft, dass der Mars garnicht an der Stelle ist, wo die Sonde/das Raumschiff seine Bahn kreuzt wäre das schlecht :-) Also gibt es eben nur bestimmte Zeitfenster in denen die Konsterlation der Planeten so ist, dass solche Flugbahnen möglich sind.
Als Schlagwort könnte ich noch die Herren Kopernikus und Keppler nennen, deren Forschungen und Endeckungen sich genau mit dieser "Himmelsmechanik" und der Bewegung der Planeten befasst hat.
Das wichtige Priniziep hinter so einer Fugbahn ist wie gesagt die Gravitation der Planeten auszunutzen. Die Flugobjekte haben anders als bei StarWars oder StarTrek keinen eigenen Antrieb mit dem sie mal eben beschleunigen können - jeden Falls nicht in der Größenordnung, dass sie einen freien Kurs durchs All fliegen können wie sie gerade so wollen.
viel Efrfolg bei Deiner Arbeit!
Ich hab so das Gefühl, dass dir das hier weiterhelfen könnte: https://www.jpl.nasa.gov/edu/teach/activity/lets-go-to-mars-calculating-launch-windows/
Physik ist fast schon das leichteste Fach für freie Facharbeiten,da du mit ausreichend Logik alles physikalisch korrekt darstellen kannst.