Können zwei benachbarte, lebenserhaltende Planeten einen Stern so umkreisen, dass sie sich selten nahe kommen?

Sie könnten beide Planeten auf Hufeisenbahnen in die bewohnbare Zone bringen. Janus und Epimetheus umkreisen Saturn auf dieser Art von Umlaufbahn. Aus der Sicht eines Mondes folgt der andere einer Hufeisenform um Saturn (oder den Stern in Ihrem Fall). Die meiste Zeit sind sie relativ weit entfernt, aber einmal in jedem Zyklus kommen sich die beiden Planeten ziemlich nahe und haben eine gravitative Begegnung – nahe genug, um für kurze Zeit ein ziemlich riesiges Objekt am Himmel zu haben. Die Umlaufbahn des einen Planeten kommt dem Stern etwas näher und die des anderen etwas weiter.

So sieht es für Janus und Epimetheus aus, von einem Bezugsrahmen aus, der den Saturn umkreist. (Denken Sie daran, dass sie beide den Saturn viel schneller umkreisen, als sie Hufeisen machen)

Dies ist nur eine besondere Form der 1:1-Orbitalresonanz. (Weitere Informationen finden Sie hier , hier oder oder hier ).

Aus den Kommentaren sehe ich eine Menge Verwirrung darüber, wie diese Art von Umlaufbahn tatsächlich aussieht. Hier ist eine nette Animation, die verschiedene Referenzrahmen vergleicht: https://youtu.be/gsHBE3DWCP4

Und hier sind noch ein paar Animationen, die ich gefunden habe. Dieses zeigt, dass Janus und Epimetheus die Umlaufbahnentfernung nicht allzu sehr ändern: https://youtu.be/jIlTyFU4kUw . Die tatsächliche Veränderung beträgt weniger als 1 Teil von 1000, also hätte sie keine großen Auswirkungen auf das Klima. Ich nehme an, wenn Sie ein extremeres Massenverhältnis zwischen den beiden Planeten hätten, könnte der kleinere eine größere Exkursion im Umlaufradius haben.

Und hier ist ein wirklich schöner Artikel über die Umlaufbahnen von Janus und Epimetheus: http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2006/janus-epimetheus-swap.html

Nun, wenn Sie Planet B in den L3-Lagrange-Punkt von Planet A legen, wäre er auf der gegenüberliegenden Seite des Sterns und ziemlich versteckt und unzugänglich.

https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrangian_point

Diese Umlaufbahn ist nicht langfristig stabil, der Planet würde höchstwahrscheinlich in eine sogenannte Hufeisenbahn driften, die die Planeten periodisch einander näher bringen würde. Mehrere der Saturnmonde befinden sich in solch komplizierten Umlaufbahnen, die Monde Epimetheus und Janus befinden sich alle vier Jahre in einer gemeinsamen Umlaufbahn mit engen Annäherungen (im Vergleich zu ihrer Umlaufzeit um Saturn von weniger als einem Tag).

https://en.wikipedia.org/wiki/Horseshoe_orbit

Dies ist auf natürliche Weise sehr unwahrscheinlich, aber theoretisch möglich.

Ich bin wirklich überrascht, dass noch niemand darauf gekommen ist.

Machen Sie die Umlaufebenen der beiden Planeten ungefähr benachbart und fügen Sie ihnen ein wenig Elliptizität hinzu:

Vorteile:

• Die Planeten treffen sich kaum - ihre Umlaufzeit kann ungefähr gleich gemacht werden, ohne die Gefahr einer Kollision.
• Selbst wenn sie nah sind, ist ihre Relativgeschwindigkeit extrem hoch: Sie bewegen sich nebeneinander.
• Das Reisen zwischen den beiden Planeten erfordert immer ein sehr hohes Delta-V, ist also technisch sehr anspruchsvoll und hat wirklich hohe Energiekosten. Wahrscheinlich ist ein Schleudermanöver erforderlich, das viel Zeit in Anspruch nimmt – Jahre.
• In Bezug auf das Erzählen von Geschichten ist es wirklich einfach zu erklären: Es ist ein viel einfacheres Konzept, das der Lagrange umkreist.

Nachteile:

• Das System ist etwas instabil - abgesehen von einigen Sonderfällen - wie die Kommentare betonten. Obwohl Sie nicht angegeben haben, ob Sie eine möchten, kann dies ein Problem sein, wenn Sie eine wissenschaftlich fundierte Antwort wünschen. Andernfalls könnten Sie sie einfach mit der Hand winken und möglicherweise die (ungeklärte) stabilisierende Wirkung einiger anderer Planeten dafür verantwortlich machen.
• Astronomisch gesehen ist es wirklich unwahrscheinlich, dass ein lokal geborener Planet ohne ein ernstes Ereignis eine solche Umlaufbahn außerhalb der Ebene erreichen würde.

Also, wie um alles in der Welt (khm) konnte ein Planet mit einer solchen Umlaufbahn enden? Ich sehe drei Möglichkeiten:

1. Es ist ein fremder Planet: Er kam vor Milliarden von Jahren aus dem All und wurde eingefangen. Er ist älter als jeder andere Planet dort – klingt nach einem coolen Plotpoint mit riesigen Möglichkeiten. ;)
   Hinweis: Dies erfordert einige andere, möglicherweise gasriesengroße Planeten in Ihrem System, um mit ihnen zu interagieren.
2. Das Sonnensystem erlebte in der fernen Vergangenheit ein katastrophales Ereignis : Es erlebte einen Zusammenbruch des Orbitalsystems, wurde von einem sich schnell bewegenden Schwarzen Loch "getroffen", traf auf ein anderes Sonnensystem usw., das die Umlaufbahnen der Planeten stark störte. Dies muss auch Kollisionen und ein extremes Bombardement verursacht haben – also füllen Sie Ihr System mit Asteroiden und Kratern ;)
3. Noch besser - der Planet wurde vom anderen Sternensystem erwischt, was die Katastrophe oben verursachte! Dies hat alle Vorteile von (1) und klingt eigentlich besser und praktikabler als (2). (Ich könnte mir vorstellen, dass es ein bisschen schwer ist, sich eine Verschiebung der Orbitalebene um 90° von Null aus zu verdienen ... aber wenn der Planet sie schon immer gehabt hätte ... ) Vielleicht hat sich zu dieser Zeit schon Leben entwickelt? Eine fortgeschrittene Zivilisation wurde in der Katastrophe zerstört? ... Story Points, Story Points überall ...

Von allen bisher geposteten Lösungen sehe ich keine Erwähnung, die bewohnbare Zone so zu erweitern, dass zwei Planeten mit langen, leicht unterschiedlichen Umlaufzeiten beide passen würden. Dies würde einen sehr leuchtenden Stern erfordern, ich glaube, eine Verdoppelung der Leuchtkraft (Durchschnitt über Wellenlängen) würde den Abstand zu den inneren und äußeren Rändern der bewohnbaren Zone verdreifachen.

Unser Sonnensystem hat zwei Planeten (Uranus und Neptun) bei 20 und 30 AE, die etwa alle 170 Jahre einmal in Konjunktion stehen . Um die bewohnbare Zone von ihren derzeitigen Grenzen von 0,7 AE auf 1,5 AE zu erweitern, brauchen wir einen Stern, der etwa 8-10 mal so hell ist wie die Sonne. Unter der Annahme, dass der Stern die gleiche Farbe wie die Sonne hat, wäre dies ein Unterriese der Klasse IV, der zu kurzlebig wäre, als dass sich Leben entwickeln könnte, aber theoretisch das menschliche Leben, das dort ankommt, für Millionen von Jahren unterstützen könnte. Dies sind keine ungewöhnlichen Sterne, daher ist es völlig plausibel, dass Menschen einen finden und kolonisieren, wenn sie sowieso kolonisieren.

Wenn Sie längere oder kürzere Zeiträume zwischen den möglichen Transfers zwischen den Planeten einplanen müssen, können Sie die Sternhelligkeit anpassen und die Größe der bewohnbaren Zone entsprechend ändern. Achten Sie im Interesse des Realismus darauf, dass Ihre gewählte Helligkeit in einem Bereich auf dem Hertzsprung-Russell-Diagramm mit der gleichen Farbe wie die Sonne (im Diagramm darüber oder darunter) in einem relativ dichten Teil liegt (dh kein sonnenfarbener 100 Leuchtsterne).

Ich denke, eine geneigte Umlaufbahn mit ähnlicher Umlaufzeit mit einem Versatz von einem halben Jahr würde es tun.

Sie haben nicht viel Flexibilität in der Umlaufzeit und befinden sich immer noch in derselben Habituszone des Sterns. Bleibt Neigung, Exzentrizität und wo in der Umlaufbahn der "Neujahrspunkt" ist.

Exzentrizität wird sich darauf auswirken, ob Sie sich am kalten oder heißen Rand Ihrer Gewohnheitszone befinden. Aber nicht viel in Bezug auf die planetarische Entfernung voneinander.

Eine Orbitalneigung vergrößert den Abstand zwischen den Objekten, indem sie sie aus der Ebene bewegt, ohne das Klima stark zu verändern. Durch eine hohe Neigung auf einem Planeten (45 Grad) und Null auf dem anderen und durch Versatz ihrer Umlaufbahnen um ein halbes Jahr werden die Planeten zwischen etwa einer dritten Umlaufbahn und einer halben Umlaufbahn voneinander abweichen.

Ein anderer Ansatz: Wir müssen das System zu einem Doppelsternsystem machen, obwohl der Partner möglicherweise nicht heiß genug ist, um im sichtbaren Spektrum zu leuchten. Die beiden Planeten befinden sich in Resonanzbahnen mit dem binären Partner, was einen großen Beitrag dazu leisten wird, das System stabiler zu machen.

Beide Bahnen sind etwas elliptisch. Bei Ihren nahen Annäherungen zoomt die äußere Welt (am inneren Punkt ihrer Umlaufbahn) an der inneren Welt (am äußeren Punkt ihrer Umlaufbahn) vorbei - während sie im Weltraum ziemlich nahe beieinander sind, reicht der Umlaufgeschwindigkeitsunterschied aus, um dies sicherzustellen Bei jeder Begegnung gibt es zwischen ihnen ein einziges Transitfenster.

Während im Allgemeinen eine räumliche Nähe, aber ein großer Geschwindigkeitsabstand nicht als räumliche Nähe betrachtet wird, ist dies ein Sonderfall, da Ihr Ziel eine Atmosphäre hat - was Aerobraking bedeutet. Alles, was Sie tun müssen, ist die Welt zu durchstreifen, Sie müssen keine Geschwindigkeiten anpassen. Der Missionspfad besteht im Grunde darin, von der anderen Welt überrollt zu werden.

Beachten Sie, dass der binäre Partner die Monde nicht schützt – diese Welten müssen mondlos sein, da die nahen Begegnungen ihre Umlaufbahnen verwüsten werden.

Es gibt jedoch noch keine grobe Raumfahrt. Der Energiebedarf einer Weltraummission ist einfach zu hoch. Es bedarf einiger ziemlich ausgefeilter Technik, um die Energiedichte in den Weltraum zu bringen. Rohölschiffe haben einfach nicht die Leistungsdichte, um es zu schaffen.

Die Planeten konnten ihre Umlaufbahn nicht annähernd halten.

Angenommen, Sie finden eine geeignete Orbitalanordnung.

Bemannte Fahrzeuge (nicht nur Maschinen) mit der heutigen Technologie in die erdnahe Umlaufbahn zu bringen, wird billiger, aber es ist immer noch sehr teuer, und niemand würde es als grob oder lässig bezeichnen, außer in sehr relativen Begriffen.

Damit ein anderer Planet besser erreichbar ist, müsste er näher sein als die Satelliten in LEO und/oder viel langsamer vorbeiziehen, wobei Langsamkeit viel wichtiger ist . Wenn sich Planeten über längere Zeiträume nahe beieinander befinden, beeinflusst sich ihre Schwerkraft gegenseitig. Sie würden also ihre Bahnen nicht halten.

Es ist möglich, bis zur Berechnung, dass sie nicht einmal ihre Struktur, dh ihre ungefähr kugelförmige Form, halten könnten, wenn der andere Planet die nahe Seite stärker zieht als die ferne Seite.

Stabile Umlaufbahnen sind nicht möglich, wenn sich große erdähnliche Planeten sehr nahe nähern. Jeder Planet übt auf den anderen eine Anziehungskraft aus, die bei größter Annäherung besonders stark sein wird, was wiederum die Umlaufbahnen beider verändern wird. Das heißt, es könnte einige Millionen Jahre lang als instabile Anordnung bestehen, je nachdem, wie nah „nah“ ist.

Eine Konfiguration, die das bieten würde, was Sie wollen, wäre, dass ein Planet nahe am warmen Rand der habitablen Zone umkreist und der andere eine elliptische Umlaufbahn hat, die vom inneren Rand der habitablen Zone bis zum äußeren Rand der habitablen Zone reicht. Auf diese Weise stehen die Planeten gelegentlich nahe beieinander, wenn sie sich beide gleichzeitig der Sonne am nächsten befinden. Wie oben erwähnt, wäre diese Umlaufbahn jedoch langfristig instabil.

Ein Schlüsselelement, das Sie berücksichtigen sollten, ist die Geschwindigkeit. Es ist alles sehr gut, in unmittelbarer Nähe Ihres Ziels zu sein, aber wenn das Ziel weiterhin mit mehreren km / s an Ihnen vorbeifliegt, können Sie dort nicht landen.