Wie kann man von der Erde zum Mars fliegen, wenn die Unterschiede zwischen den Phasenwinkeln zu groß für den Hohmann-Transfer sind, wir aber Treibstoff für andere Transfers haben?

Ein Hohmann-Transfer ist möglich, wenn die Erd- und Marspositionen dafür geeignet sind https://ai-solutions.com/_freeflyeruniversityguide/interplanetary_hohmann_transfe.htm

Das passiert einmal in zwei Jahren.

Aber was können wir tun, wenn Positionen diese Bedingung nicht erfüllen, wir aber hierher fliegen müssen?

Welche Übertragungen können in dieser Situation verwendet werden (zB Mars befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Sonne)? Ich brauche zwei Lösungen: die schnellste und die sparsamste.

Sie können jederzeit zwischen Planeten wechseln, die Effizienz und die Kosten variieren jedoch stark, wenn Sie dies ohne einen präzisen Hohmann-Transfer tun. Sehen Sie sich en.wikipedia.org/wiki/Porkchop_plot an, das ist das Tool, das Ihnen den Aufwand und die Zeit, die für einen Transfer benötigt werden, in einem 2D+-Diagramm der Transferdauer im Vergleich zur Abfahrtszeit anzeigt.
@PcMan Aber vielleicht gibt es in diesem Fall die effektiveren Übertragungen?
Ohne andere Planeten einzubeziehen, ist der Hohmann-Transfer die billigste Art, sich zwischen Planeten zu bewegen. Das Porkchop-Diagramm ist genau das Werkzeug, das Ihnen zeigt, welche anderen Optionen Sie haben, wenn Sie sich dafür entscheiden, von diesem optimalen Minimum abzuweichen. Aber alle Alternativen erfordern mehr deltav, um dorthin zu gelangen, als der minimale Fall des Hohmann.
Mehr deltav ist für mich ok.
Das Problem ist, dass der Delta-V außerhalb des Startfensters schnell über das hinausklettert, was wir mit chemischen Raketen machen können. Sie brauchen etwas weit über Chemikalie hinaus, wenn Sie das Startfenster überspringen möchten.
Ärgerlicherweise sind die Schweinekotelett-Tools, mit denen ich gearbeitet habe, nicht sehr gut für Berechnungen für "etwas jenseits von Chemie".
@CuteKItty_pleaseStopBArking ... "Hohmann-Transfer ist die billigste Art, sich zwischen Planeten zu bewegen". Beziehen Sie Niedrigenergietransfers unter Verwendung des interplanetaren Transportnetzwerks ein?

Antworten (2)

Sie suchen nach Schweinekotelett-Plots (und Lamberts Problem).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Diagramme werden durch Brute-Force-Lösung des Lambert-Problems für eine Reihe von Abfahrts- und Ankunftszeiten erstellt.

Hinweis: Die Zahlen auf den schrägen Cyanlinien geben die Dauer der Flugbahn in Tagen an.

Zum Beispiel startete Mars 2020 am 30. Juli 2020, was 30 auf der x-Achse entspricht, und kam am 18. Februar 2021 an, was ~109 auf der y-Achse entspricht. Diese Koordinaten ergeben ein Delta V, das innerhalb der 6 km/s-Kontur liegt, die die kleinste auf diesem Diagramm ist. Zur Verdeutlichung: Dieses Diagramm wurde durch die Summe der v-unendlich-Vektoren beim Verlassen der Erde und beim Erreichen des Mars erstellt. In vielen Fällen werden diese beiden Werte in Porkchop-Plots aufgeteilt, aber ich persönlich finde diesen hier einfacher zu lesen (zumindest um eine erste Vorstellung davon zu bekommen, wo man gut nach Daten suchen kann).

Die Lücke in der Mitte stellt eine ~ 180-Grad-Änderung der wahren Anomalie in der Übertragung dar, was (eine Art) die Hohmann-Lösung ist (nicht genau, da die Umlaufbahnen der Planeten nicht genau kreisförmig oder koplanar sind).

Unterhalb der Lücke befinden sich Übertragungen mit weniger als 180 Grad echter Anomalieänderung:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und über der Lücke ist mehr als 180 Grad der wahren Anomalieänderung:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beachten Sie, dass diese für direkte Überweisungen gelten. Schwerkraft unterstützt Trajektorien, die verschiedene Arten von Analysen verwenden (beginnend mit v-unendlich-Matching)

Geben die Zahlen auf den blaugrünen Linien die Dauer der Flugbahn in Tagen an?
@PM2Ring Ja, ich entschuldige mich dafür, dass ich das nicht in die Erklärung aufgenommen habe
Sie meinen, Sie verbrennen den Hohmann-Transfer nicht beim Verlassen der Erde und nehmen die 1,8-Grad-Ebenenänderung vor, wenn Sie die Marsebene im Weltraum überqueren?
@Joshua Für den Hohmann-Transferteil meine ich, dass Hohmann einen Transfer zwischen 2 kreisförmigen und koplanaren Umlaufbahnen mit einer 180-Grad-Änderung der wahren Anomalie der Transferbahn annimmt. Erde und Mars befinden sich nicht in kreisförmigen Umlaufbahnen (aber nahe) und nicht koplanar (wieder nahe). Lamberts Problem benötigt 2 Positionsvektoren und eine Flugzeit zwischen ihnen, um die Trajektorien zu berechnen. Das Delta V bezieht sich in diesem Fall auf die Größe der Differenz des abfliegenden Geschwindigkeitsvektors und des Geschwindigkeitsvektors der Erde und des Geschwindigkeitsvektors der Ankunft und des Geschwindigkeitsvektors des Mars
@Joshua Diese Art der Analyse berücksichtigt keine Flugbahnkorrektur / Manöver im Weltraum, sie wird nur als erster Blick auf die guten Start- / Ankunftszeiten verwendet

Ich brauche zwei Lösungen: die schnellste und die sparsamste.

Es gibt tatsächlich einen im kraftstoffsparenden Fall, bei dem die Venus eine Schwerkraftunterstützung leistet.

Es hat ungefähr die gleichen Delta-V-Kosten wie ein normaler Hohmann-Transfer zum Mars, kann aber möglicherweise verwendet werden, wenn der Winkel nicht stimmt, da es andere Anforderungen an die Planetenausrichtung gibt.

Da 3 Planeten am richtigen Ort statt nur 2 erforderlich sind, ergibt sich die Gelegenheit nur etwa alle 11 Jahre. Bemerkenswert ist jedoch, dass sie eine "schnelle" Rundreise zum Mars ermöglicht, die "Crocco Grand Tour" nach Gaetano Crocco . Es ist schneller als ein Hohmann-Transfer hin und her, da es die Venus verwenden kann, um eine der "schlechten" Planetenausrichtungen zu umgehen.

Aber ansonsten sind Ihre Optionen nur Geduld oder ein großes Dankeschön an Raketentreibstoff.

"3 statt nur 2 Planeten am richtigen Ort erforderlich" Ich versuche, eine universelle Lösung zu finden, damit die Schiffe in meinem Spiel jederzeit an jeden Ort reisen können.
Aber ich möchte zusätzliche Gravitationsbeschleunigungen hinzufügen, wenn wir Glück haben und die Planeten auf der Route in einer guten Position sind.
Ja, das ist nur ab und zu eine glückliche Gelegenheit.
@Robotex Obwohl es keine "universelle Lösung" ist und möglicherweise mit einem Körnchen Salz betrachtet werden muss, haben Sie Project Rho studiert?
@ikrase Was ist das?
Wie kann man von der Erde zum Mars fliegen, wenn die Unterschiede zwischen den Phasenwinkeln zu groß für den Hohmann-Transfer sind, wir aber Treibstoff für andere Transfers haben?
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