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Andreas Müller
Anmeldungsdatum: 28.02.2005 Beiträge: 2493 Wohnort: Altendorf
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Verfasst am: Di 04 März 2008, 14:24 Titel: Buchbesprechung: Edward Belbruno, Fly Me to the Moon |
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Als Apollo zum Mond flog, kostete der Transport von einem Pfund Material etwa 1 Mio USD. Ein wesentlicher Grund dafür waren die exorbitanten Treibstoffkosten. Wie soll es je möglich sein, das Material für eine Mondbasis dorthin zu transportieren, bei diesen Kosten? Und wie will man die Leute vom Mond wieder auf die Erde zurück bringen, denn auch dies kostet ja Treibstoff, wieder 1 MioUSD/Pfund?
Edward Belbruno führt uns in seinem spannenden Büchlein "Fly Me to the Moon" zu einer überraschenden Antwort. Die Geschichte beginnt 1990, als der Funkkontakt zur japanischen Mondsonde Hagoromo kurz vor dem Einschuss in die Mondumlaufbahn abbrach. Der japanische Nationalstolz stand auf dem Spiel, war doch eines der Ziele dieser Mission, Japan zur dritten Nation zu machen, die den Mond erreicht hat. Nur noch das Mutterschiff Hiten, ein etwa 300kg schwerer, als Kommunikationsplattform zwischen Erde und Hagoromo gedachter Satellit mit wenig Treibstoff, der vor allem zur Stabilisierung in der Erdumlaufbahn gedacht war, stand zur Verfügung. Mit Hilfe der Theorie der dynamischen Systeme, populär auch als "Chaostheorie" bekannt, gelangt es Edward Belbruno, eine Bahn zum Mond zu finden, die mit nicht einmal 5kg Treibstoff auskam (etwa soviel, wie im kleinsten M von Aerotech!).
Eward Belbruno studierte Mathematik und doktorierte 1981 bei Jürgen Moser am Courant Institute in New York auf dem Gebiet der dynamischen Systeme. Jürgen Moser lehrte übrigens in den achtziger und neunziger Jahren an der ETH in Zürich, ich hatte noch das Vergnügen, bei ihm Funktionalanalysis zu hören. 1985 ging Belbruno ans JPL, um Bahnen für interplanetare Sonden zu berechnen. Dabei entwickelte er neue Methoden, mit denen Bahnen mit sehr geringem Treibstoffbedarf gefunden werden können. Solche Bahnen ermöglichen, eine Mondumlaufbahn zu erreichen, ohne dass zum Bahneinschuss überhaupt Treibstoff nötig ist.
Natürlich sind solche Bahnen nicht gratis. Da Zeit Geld ist, kann man sie jedoch meistens mit Zeit bezahlen. So konnte Hiten fast ohne Treibstoff innert eines halben Jahres den Mond erreichen. Und wegen der speziellen Eigenschaften der chaotischen Bahnen flogen die Japaner Hiten auch noch zu den stabilen Lagrangepunkten L4 und L5 des Erde-Mond-Systems, um nachzusehen, ob sich dort Staubpartikel gesammelt hatten. Zwei Jahre nach dem Verlassen der Erdumlaufbahn war Hiten wieder beim Mond, als letztes Experiment liess man Hiten auf dem Mond einschlagen. Die Seismometer von Apollo konnten jedoch keine Erschütterung feststellen, Hiten war zu langsam, auch eine Eigenschaft dieser chaotischen Bahnen. Und auf genau diese Weise, nur ohne den Einschlag am Schluss, sollen auch die Material- und Treibstofftransporte in den neuen Mondmissionen stattfinden. Nur die Astronauten sollen auf teuren schnellen Bahnen zum Mondfliegen, und dort ihr Material und den Treibstoff für den Rückflug bereits vorfinden.
"Fly Me to the Moon, An Insider's Guide to the new Science of Space Travel" ist ein faszinierender Bericht von Belbrunos "Reise" zum Mond, zu den Planeten, aber noch viel weiter. In den späteren Kapiteln beschreibt er, wie chaotische Bahnen für die "plötzlich" auftauchenden Himmelskörper verantwortlich sein können, die den Dinosauriern den Garaus gemacht haben könnten, und die in Zukunft auch die Ära des Homo Sapiens beenden könnten. Oder wie ein Körper so gross wie der Mars entstehen und mit der Erde kollidieren konnte, so dass der Mond entstand. Oder wie man ohne Antrieb das System Erde-Mond verlassen und eine interplanetare Bahn erreichen kann. Aber selbst das Sonnensystem ist für ihn keine Grenze. Er rechnet zwar nach, dass Alpha Centauri in weniger als 6000 Jahren nicht zu erreichen ist. Aber wenn er dann beschreibt, wie es einem Kometen mit Hilfe einer chaotischen Bahn möglich wäre, innerhalb von etwa 70000 Jahren Alpha Centauri ohne Treibstoff zu erreichen, kann man zwischen den Zeilen schon herausspüren, dass er gerne dabei wäre. Da passt auch die Widmung: "This book is dedicated to the exploration of the Universe and the everyone who has helped me in my journey". Damit ist es wohl auch ein Buch für alle, die dieses faszinierende Gebiet auf eine nicht mathematische Art kennen lernen wollen. Und für Raketenamateure, die sich gewohnt sind, mit dem Computer die Bahnen ihrer Raketen zu simulieren, erst recht.
Edward Belbruno, Fly Me to the Moon, An Insider's Guide to the new Science of Space Travel, 170 Seiten, Princeton University Press, 2007, ISBN 0-691-12822-7, USD 19.95 |
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Stefan Wimmer
Anmeldungsdatum: 27.02.2005 Beiträge: 225 Wohnort: Berlin
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Juerg Site Admin
Anmeldungsdatum: 27.02.2005 Beiträge: 4545 Wohnort: Oberengstringen
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Verfasst am: Di 04 März 2008, 22:54 Titel: |
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Werd ich mir gleich bestellen, und mir eine Mondrakete basierend auf einem N2000 ausdenken...
Oder habe ich da was übersehen
Gruss
Jürg _________________ http://www.SpacetecRocketry.com |
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Andreas Müller
Anmeldungsdatum: 28.02.2005 Beiträge: 2493 Wohnort: Altendorf
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Verfasst am: Mi 05 März 2008, 0:56 Titel: |
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Juerg hat folgendes geschrieben: | Werd ich mir gleich bestellen, und mir eine Mondrakete basierend auf einem N2000 ausdenken...
Oder habe ich da was übersehen
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Drei Dinge hast Du übersehen:
1. Die drei ersten Stufen bis zum Einschuss in eine Erdumlaufbahn, aber an dem Problem arbeitest Du ja glaube ich schon, das ist also nur eine Frage der Zeit .
2. Um auf einer solchen chaotischen Bahn zu bleiben, musst Du immer wieder kleine Korrekturen vornehmen, um dem Chaos entgegenzuwirken. Du bestellst also besser 2^7 der neuen G80, dann hast Du Schub für 128 Korrekturmanöver. Gibt auch einen N, aber nicht so spektakulär
3. Um Dir eine solche Bahn auszudenken, brauchst Du das mathematische Buch von Edward Belbruno: Capture Dynamics and Chaotic Motions in Celestial Mechanics, With applications to the Construction of Low Energy Transfers. Princeton University Press, 2004, 224 Seiten, ISBN13 978-0-691-09480-9, USD 55.00. http://press.princeton.edu/titles/7687.html. Hier kannst Du auch das erste Kapitel als PDF herunterladen. Darin werden vor allem die Notationen und die Grundlagen zusammengestellt, auf denen die späteren Kapitel aufbauen. Das Buch liegt seit heute morgen auch auf meinem Schreibtisch, aber die Zeit hat nicht gereicht, auch davon eine Besprechung zu schreiben |
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Juerg Site Admin
Anmeldungsdatum: 27.02.2005 Beiträge: 4545 Wohnort: Oberengstringen
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Verfasst am: Mi 05 März 2008, 18:48 Titel: |
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Ich glaube ich versuchs mal ohne die ersten drei Stufen und 128 G80, das ist viel einfacher
Mal abgesehen davon machen mir im Moment andere Dinge Kopfzerbrechen... (Hagelrak...)
Gruss
Jürg _________________ http://www.SpacetecRocketry.com |
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