Physikalische Frage zur Mondlandung?
Hi ich wollte fragen warum die Rakete die zum Mond flog mehrere Male die Erde umkreisen und dann zum Mond fliegen. Beim mond hatten sie es auch mehrere Male umkreisen bevor sie landeten. Warum könnten sie nicht direkt geradeaus zum Mond fliegen?
7 Antworten
Um überhaupt einen Himmelskörper verlassen zu können, benötigt man die sogn. Fluchtgeschwindigkeit, die ziemlich hoch ist. Bei der Erde ca. 11,2 km/s. Um sich in einem stabilen Orbit um einen Himmelskörper bewegen zu können, benötigt man 'nur' die Orbitalgeschwindigkeit, die deutlich kleiner ist. Bei der Erde ca. 7,9 km/s.
Am Äquator dreht sich die Erde aber schon mit 0,46 km/s, wodurch man einerseits die Geschwindigkeit nutzen kann, andererseits sowieso immer eine Dreh, bzw. SeitwärtsBewegung macht.
Würde man senkrecht starten und sofort Richtung Mond fliegen, könnte man nicht nur die Drehung nicht nutzen, sondern man muss auch gegen die seitliche Bewegung arbeiten und noch mehr Treibstoff verwenden. Stattdessen geht man erst in einen Orbit über, nutzt die Zeit für Checks und startet dann quasi ein zweites mal, quasi tangential zum Orbit (bzw. vorher, wodurch sich der Bahnradius vergrößert).
Abgesehen davon, dass ja auch die HauptRakete im MondOrbit blieb und nur ein kleiner, deutlich leichterer Teil gelandet ist und noch leichter wieder in den MondOrbit zurückgekehrt ist, ist man auf einer elliptischen Bahn zum Mond geflogen, die einen Antriebslos zur Erde gebracht hätte, wenn etwas schief geht (genutzt von Apollo 8 und 13). Man musste also 'aktiv' auf eine Mondbahn einschwenken (abbremsen) und konnte den Orbit wieder für Kontrollen und Vorbereitungen nutzen, sowohl vor als auch nach der Landung.
Es gibt das sogenannte Swing-By Manöver, bei dem durch das Umkreisen eines Planeten die Richtung, aber auch die Geschwindigkeit geändert werden können, ohne daß wertvolle Treibstoffresourcen verbraucht werden.
Das ist bei einer einfachen Mondlandung aber nicht der Fall. Vielmehr möchte man in einer sicheren Umlaufbahn alle Unsicherheiten und Abweichungen vom Start erst einmal kontrollieren und ggf korrigieren, bevor man weiterfliegt.
m.f.G.
anwesende
Mit der Kreisbahn um die Erde kommt die Rakete erst bei der Fluchtgeschwindigkeit in ein Gleichgewicht von Erdanziehungskraft und Fliehkraft. Solange das Triebwerk aktiv ist, wird die Rakete nun weiter beschleunigt, d.h. die Bahngeschwindigkeit erhöht sich dabei ständig. Ohne Antrieb bleibt die Geschwindigkeit konstant, die Rakete nähert sich dann im freien Fall dem Mond ohne Treibstoffeinsatz.
Beim Versuch, sich in gerader Linie dem Mond zu nähern, müsste fast auf der ganzen Strecke das Triebwerk auf Volllast fahren zur Überwindung der Gravitation. Damit käme die Rakete nicht weit, weil der Treibstoff schnell verbrannt wäre.
Bei der Annäherung an den Mond stellt sich die Aufgabe umgekehrt: Durch die Kreisbahn um den Mond wird Bremsenergie eingespart. Mit abnehmender Kreisbahngeschwindigkeit wird die Entfernung zur Mondoberfläche kleiner.
Man kann nirgendwo im Weltall "direkt", also in gerader Linie hinfliegen, denn die Planeten und Monde bewegen sich. Außerdem lenkt die Anziehungskraft eines Himmelskörpers jedes kleine Flugobjekt noch ab. Fliegt man geradeaus, verfehlt man sein Ziel garantiert. Versucht man, vorzuhalten und besonders schnell zu fliegen, fliegt man entweder sehr schnell vorbei oder man kracht mit voller Wucht zusammen. Also braucht man einen exakt geplanten Kurs, so dass man mit genau der richtigen Geschwindigkeit ankommt, um landen zu können und das zu überleben.
Das hätten sie tun können, aber dann hätten sie extrem genau 'zielen' müssen. Außerdem mussten sie die Rakete im Weltall 'umbauen', weil der Teil der Rakete der für den Start notwendig war sieht ganz anders aus, als die, die in der Schwerelosigkeit des Weltraums optimal funktioniert. Dafür brauchten sie Zeit, die sie sich mit der Parkbahn im Erdorbit 'erkauften'