Wie nützlich ist das interplanetarische Verkehrsnetz?

ITN bezieht sich normalerweise auf ballistische Fänge / Würfe über schwache Stabilitätsgrenzen (WSBs) zu / von L1- und L2-Hals. Mir gefällt die Antwort von Ernestopheles nicht. Die Verschmelzung mit dem Schwingen durch die Schwerkraft hilft, das Wasser zu trüben.

Shane Ross und seinen Freunden wird die Erfindung des Begriffs „Interplanetary Superhighway“ zugeschrieben. Von der Seite von Shane Ross :

Aufgrund der langen Übertragungszeit unpraktisch für interplanetare Übertragungen: Aufgrund der langen Zeit, die benötigt wird, um die niedrigen Energieübertragungen zwischen Planeten zu erreichen, ist der interplanetare Superhighway derzeit für Übertragungen wie von der Erde zum Mars unpraktisch.

Meine Bedingungen:

SEL1 Sonne Erde Lagrange 1

SEL2 Sonne Erde Lagrange 2

SML1 Sonne Mars Lagrange 1

SML2 Sonne Mars Lagrange 2

Meine Konvention ist, den Anfangsbuchstaben für den zentralen Körper an erster Stelle und den umlaufenden Körper an zweiter Stelle zu setzen.

Die Sonne-Erde-Punkte L1 und L2 sind etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Dies ist nur 1% einer AU

Nutzlasten, die von SEL1 oder SEL2 angestoßen werden, würden Pfaden wie diesen folgen:

Die Ellipse von SEL2 hat ein Aphel von 1,07 AE. Dies kommt nicht annähernd an das Aphel von ~1,52 AE heran, das benötigt wird, um den Mars zu erreichen.

Ein ITN-Verteidiger könnte antworten: „Aber wiederholte Gravitationshilfen von der Erde könnten das Aphel verstärken.“

Die 1,01 x 1,07 AU große Ellipse hat eine Periode von 1,063 Jahren. Seine synodische Periode in Bezug auf die Erde beträgt 16,87 Jahre. (Denken Sie an zwei Läufer, die fast gleich schnell laufen – der etwas schnellere Läufer braucht lange, um den anderen zu überrunden)

Bedeutet das etwa alle 17 Jahre eine nette Schwerkraftunterstützung? Nicht ganz. Für eine gute Schwerkraftunterstützung müsste es während des Perihels an der Erde vorbeiziehen. Ein Vorbeiflug während des Perihels würde nur einmal bei jedem 8. Vorbeiflug stattfinden. Die Schwerkraft hilft also alle 136 Jahre oder so.

Und wenn die Erde hinter der Nutzlast hervorkommt, zieht sie sie nach hinten. Dann, nachdem es passiert hat, zieht es die Nutzlast nach vorne. Daher ist der Nettoeffekt eines Vorbeiflugs normalerweise fast zip. Es würde Jahrtausende dauern, um ein Aphel bis zu 1,52 AE zu bekommen

Eine Schlüsselgröße in der 3-Körper-Mechanik ist (Masse umlaufender Körper)/(Masse umlaufender Körper + Masse Zentralkörper), oft mit μ bezeichnet

Einige μ-Zahlen für verschiedene umlaufende Körper:

Erde Mond .012

Sonne Jupiter .00095

Sonne Saturn .00029

Sonne Neptun .000052

Jupiter Ganymed .000078

Jupiter Europa 000025

Sonne Erde .00000304

Können Kometen WSBs von einem Gasriesen zum anderen reiten? Sicher. Könnte ein Jupiter-Orbiter WSBs zwischen galiläischen Monden fliegen? Sicher.

Aber ein WSB von der Erde zum Mars? Das ist eine Brücke zu weit.

In meinem Blogbeitrag Potholes on the Interplanetary Superhighway gehe ich näher darauf ein .

Beachten Sie, dass der Erdmond ein kräftiges μ hat. Die Verwendung von WSBs für Reisen in der Umgebung der Erde und des Mondes ist viel interessanter. Ich schreibe darüber in meinem Blogbeitrag EML2

Als Antwort auf "Wie nützlich ist das interplanetare Transportnetz" würde ich also antworten "Nicht sehr".

In Bezug auf den zweiten Teil Ihrer Frage gibt es nur wenige Fenster, in denen Himmelskörper so aufgereiht sind, dass die Gewinne die Verluste überwiegen. Die Einsparungen können nur dann groß sein, wenn ein Gravitationsfeld am richtigen Ort, zur richtigen Zeit und in die richtige Richtung vorhanden ist.

Ich würde empfehlen, sich auch Vallados Buch Ch12 Three Body Mission Design sowie Jeff Parkers Arbeit anzusehen. Low Energy Transfer, auch Themen zu Mannigfaltigkeit. Das Problem bei einer geringen Energieübertragung besteht darin, dass das Fliegen lange dauert, was es weniger nützlich / praktisch macht. Obwohl man, wenn möglich, eine Mission unter Verwendung dieser Flugbahn mit niedriger Energie im Voraus planen würde, wenn Sie beispielsweise in den nächsten 20 Jahren eine optimale Flugbahn zum Mars (für Menschen) haben, können Sie möglicherweise für eine dieser niedrigen Energie rechnen Flugbahn und schicke alle wesentlichen Dinge für den Marsaufenthalt und den Marsrückkehrteil der Mission.

Eine weitere Verwendung dieser Niederenergie-Trajektorie ist eine cislunar Missionsumleitung, wenn das Raumfahrzeug wenig Treibstoff hat oder beschädigt ist. Wie Sie wahrscheinlich schon aus dem Wiki über Japans Hiten gelesen haben.