Cycler zum Merkur?

Ist es möglich, ein praktisches „Cycler“-Transportsystem zwischen Erde und Merkur einzurichten? Das Konzept sieht eine kleine, bemannte Nutzlast (7,5 mt oder weniger) vor, die den Erdabflug und die Einbringung in den Merkurorbit durchführt. Die Besatzung bewohnt den vorab eingesetzten Cycler und wandelt vor der Begegnung mit Merkur das auf dem Cycler gespeicherte Wasser in die Treibmittel um, die für die MOI-Verbrennung benötigt werden.

Grundzahlen für das Konzept sind: Umlaufzeit des Merkur: 87,9 Tage; die synodische Merkur-Erde-Periode: 115,9 Tage; die Umlaufzeit der Erde: 365,25 Tage und die Umlaufzeit des Cyclers. Mehrere Perioden sind möglich, aber ich habe willkürlich eine Umlaufbahn von 351,6 Tagen gewählt. Dies ergibt eine Übertragungszeit (in beide Richtungen) von 175,8 Tagen. Offensichtlich ist die Anpassung nicht genau genug, um ein größeres Delta-V als erwünscht zu verhindern.

Würden Sie einen doppelten Zyklus von Erde zu Merkur mit Konjunktion auf der Venus akzeptieren? Ein Problem mit einem direkten Erde-Mercury-Cycler, das ich sehen kann, ist die Umlaufbahn der Venus (nahezu die halbe Neigung zu der des Merkur gegenüber der Erde), also ihre synodische Periode mit der Erde (etwa 8/5 Jahre) und Merkur (etwa 6/16 Jahre). ) sollten ebenfalls berücksichtigt werden. Ein Ausgangspunkt: Planetary Moon Cycler Trajectories (PDF)
Ja, abhängig von der Größe der Geschwindigkeitsänderung, die bei Merkur erforderlich ist. Wenn der Cycler das bemannte Fahrzeug in eine Position relativ zu Merkur bringen kann, die ein MOI aus der Umlaufbahn des Cyclers mit Treibmittelmasse bei oder unter einem "konventionellen" Hohmann-Transfer ermöglicht. Danke für die tolle Verlinkung! Ich werde es auf jeden Fall überprüfen. ., .
Nun, für den Cycler-Teil ("Castle"), der in der Flugbahn mit "freier Rückkehr" bleibt, sollten die ΔV-Anforderungen minimal sein (dh Korrekturen), sobald die Cycler-Umlaufbahn eingerichtet ist. Aber das "Taxi", das davon abfährt und später den Radfahrer während einer seiner nächsten Etappen einholt, würde das erforderliche ΔV dem direkten Hohmann-Transfer ähneln. Das wird dann also zu einer Übung in Massenökonomie, wie viel davon in der Cycler-Umlaufbahn bleiben kann und wie viel davon für die Zirkularisierung am Merkur benötigt wird. Delta-v wird immer gleich bleiben, aber die Masse, die es erreichen muss, könnte wesentlich kleiner sein.
Ja, Delta-V bleibt gleich. Der Unterschied liegt in der beschleunigten Masse.
Auf der Erde ist die zu beschleunigende Nutzlast nur das Besatzungsmodul und die Trockenmasse der Antriebsstufe. Beim Merkur ist die Masse genau gleich. Der Trick hier (naja, einer von ihnen ...) besteht darin, dass das MOI-Delta-V gleich oder kleiner als das Delta-V für den Erdabgang ist - die Treibmittel für dieses Manöver wurden aus den Vorräten des Cyclers geladen. Meine Sorge ist, wenn die Umlaufbahn Ihres Cyclers auf die Umlaufbahn von Merkur trifft und Merkur nicht GENAU an dem Punkt ist, an dem der Cycler auf die Umlaufbahn trifft, , , Wird das Delta-V, das zum Ausgleich der Differenz benötigt wird, den Treibstoffvorrat des Cyclers überschreiten?
Das Delta-V für das MOI ist so hoch wie 9,5 für "am wenigsten akzeptable" Flugmöglichkeiten.
Es ist meiner Meinung nach nichts zu gewinnen, wenn die Masse des Schlosses für den Antrieb verbraucht wird, da Sie dann die bereits darin investierte kinetische Energie verbrauchen würden. Der springende Punkt bei Cycler-Umlaufbahnen mit den Castle- und Taxi-Teilen ist, dass die Masse des Schlosses in einer Cycler-Umlaufbahn im Wesentlichen kostenlos ist, sobald Sie es in eine Cycler-Flugbahn mit freier Rückkehr versetzt haben und Sie sich nur um die erforderliche Beschleunigung kümmern müssen Taxiteil. Siehe zB Welchen Nutzen hätte der Aldrin-Cycler? Delta-V ist hier weitgehend irrelevant, es geht um das Massenverhältnis von Wiederverwendung zu Verbrauch.
OK. Ich glaube, ich fange an zu sehen, wo meine Verwirrung war. "... die Masse des Schlosses verzehren..." wirft mich irgendwie etwas um. Der Cycler trägt Treibmittel. Dies wird für das MOI-Manöver verwendet. Es kann genauso gut für Manöver während des Kurses verwendet werden, um sicherzustellen, dass das bemannte „Taxi“ das beste Delta-V für MOI erhält.
Auf Fahrräder umsteigen ! :-D
Die Erwartung von Hohmann wie Delta Vs für die Taxis ist optimistisch. Es geht davon aus, dass sich das Schloss auf einer Hohmann-ähnlichen Umlaufbahn befinden würde. Für Aldrin-Radfahrer zum Beispiel befindet sich das Schloss auf einer ausgesprochen unHohmann-ähnlichen Umlaufbahn. Der Aldrin Cycler überquert die Umlaufbahn des Mars in einem gesunden Winkel, und das Taxi-Rendezvous ist für einen Hohmann viel mehr Delta V als TMI.
Ein ungefähr Hohmann Mercury Cycler kann jedoch machbar sein. 22 synodische Perioden sind etwa 8 Tage weniger als sieben Jahre. 12 Erde Murcury Hohmann umkreist sind etwa 25 Tage weniger als 7 Jahre. So ist ein Vorbeiflug an beiden Planeten alle 7 Jahre mit etwa Hohmann-Radern machbar. Einige Rotation der Apsidenlinie der Umlaufbahn.
Aber diese Drehung der Apsidenlinie bedeutet Ärger. Merkur hat eine gesunde Neigung von 7 Grad. Sie wollen Vorbeiflüge in der Nähe der aufsteigenden und absteigenden Knoten oder Sie haben große Kosten für den Flugzeugwechsel.
Die V-Unendlichkeiten für einen koplanaren Merucy Hohmann sind ziemlich hoch: 7,5 km/s beim Start von der Erde und 9,6 km/s bei Ankunft am Merkur. Da die Schwerkraft des Merkur viel weniger Oberth Nutzen hat, keine Atmosphäre für Aerobremsen, ist das Taxi Delta V am Ende des Merkur steil. Ein Taxi würde etwa 11 km/s brauchen, um auf Merkur zu landen. Die Treibmasse wäre etwa das Zehnfache der Trockenmasse des Taxis.

Antworten (1)

Es gibt brauchbare Quecksilber-Cycler.

Angesichts der großen Neigung von Merkur möchten wir, dass die Begegnung entlang der Apsidenlinie stattfindet, wodurch ein quasi-periodischer stationärer Cycler erforderlich ist. Der einfachste Cyclertyp in dieser Familie ist ein Fly by Ellipse mit hoher Periapse, idealerweise in der Nähe einer Hohmann-Transferbahn. Dies erfordert, dass die synodische Periode der Planeten ein einfacher Bruchteil der Umlaufzeit eines der Planeten ist. Darüber hinaus muss die Umlaufzeit des Cyclers nahe an der zuvor angegebenen Quasi-Periode liegen, dividiert durch eine ganze Zahl.

Interessante Quasi-Perioden sind:

3, -17,36375
19, 10,02959
22, -7,33416
41, 2,69542

(Synodenperioden, Gradungenauigkeit)

Was das tatsächliche Erscheinungsbild der Planetenausrichtungen betrifft, so würde im Merkur-Erde-System im schlimmsten Fall innerhalb eines Jahrzehnts ein brauchbares Startfenster erscheinen.

Die beiden interessantesten sind der 22- und der 41-Zyklus der Synodenperiode. Die Umlaufbahn 22 (7 Jahre) bietet eine Flugbahn, die für eine 4- bis 5-malige Wiederverwendung zu relativ niedrigen Delta-V-Kosten geeignet ist. Dies liegt daran, dass die Umlaufzeit von 0,5385 Jahren im Vergleich zu den 0,5327 Jahren für einen perfekten Hohmann-Transfer zum aufsteigenden Knoten eine nahezu minimale vinf hat.

Das gilt auch für die noch bessere Umlaufbahn von 41 (13 Jahre), wo derselbe Vergleich 0,61905 Jahre zu 0,61853 Jahre für einen absteigenden Knotentransfer beträgt. (Die Abweichung von einer Hohmann-Übertragung ist vernachlässigbar.) Eine leichte Erhöhung auf einen leeren 7-Jahres-Zyklus von 0,63636 alle 46 Jahre reduziert die Winkeldrift auf 1,635 Grad pro Jahrhundert, was eine Stabilität für vielleicht ein Jahrtausend ermöglicht.

Diese Art von Cycler bietet keinen Hin- und Rücktransport, daher sind zwei Cycler erforderlich. (Einer eingehend, einer ausgehend.)

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