Swing-by
aus Freepedia, der freien Wissensdatenbank
Swing-by (auch slingshot oder fly-by genannt) ist eine Methode der interplanetaren Raumfahrt, bei der eine Raumsonde dicht an einem Planeten vorbeifliegt. Durch die Gravitation des Planeten wird die Flugbahn der Raumsonde sowohl in der Richtung als auch in der Geschwindigkeit verändert.
Die Geschwindigkeitsänderung kann dazu verwendet werden, um die Sonde abzubremsen (für Missionen in das innere Sonnensystem) oder zu beschleunigen (für Missionen in das äußere Sonnensystem oder darüber hinaus).
Die Richtungsänderung kann dazu verwendet werden, um die Ebene der Ekliptik zu verlassen, und Sonden in eine polare Umlaufbahn um die Sonne zu lenken. Auf diese Weise können Raumsonden Flugbahnen verwenden, die sonst nicht oder nur mit erheblich größerem Energieaufwand möglich wären.
Fliegt die Sonde durch das Gravitationsfeld eines Planeten, so wird sie abgelenkt und es wird damit ihre Flugrichtung verändert. Die relative Geschwindigkeit zum Planeten wird dabei im Endeffekt nicht verändert, aber relativ zur Sonne sehr wohl. Wenn sich der Planet bei seinem Weg um die Sonne relativ zur Sondenbahn von dieser wegbewegt, gewinnt die Sonde an kinetischer Energie hinzu, ansonsten wird sie abgebremst. Die Energie wird hierbei der Bewegungsenergie des Planeten entzogen und kann aus den allgemeinen Prinzipien der Impulserhaltung und der Energieerhaltung abgeleitet werden. In der nebenstehenden Grafik sieht man in einem Beispiel die Zunahme der resultierenden Geschwindigkeit (relativ zu Sonne) sehr anschaulich dargestellt.
Das erste Swing-by-Manöver wurde 1970 während der Apollo 13 Mission durchgeführt. Die Besatzung konnte sich nach der Explosion eines Sauerstofftanks durch ein Swing-by-Manöver um den Mond wieder zurück zur Erde retten. Im Jahr 1973 wurde von der Raumsonde Mariner 10 ein weiteres Swing-by-Manöver durchgeführt, die nach dem Vorbeiflug an der Venus genügend abgebremst wurde, um die Bahn des Merkur zu erreichen. Heute nutzen nahezu alle interplanetaren Raumsonden diese Technik.
Swing-bys, auch Gravity-Assist (GA) oder Schwerkraftumlenkung genannt, werden durchgeführt, um die Flugzeiten von Sonden zu verkürzen. Voyager 1 und 2 wurden z.B. durch ein Swing-by am Saturn um rund 18 km/s beschleunigt und erreichten dadurch die 3. kosmische Geschwindigkeit. Ohne Swing-by hätte Voyager 2 mehr als doppelt so lange gebraucht, um den Neptun zu erreichen.
Durch die Swing-by-Technik entstehen teilweise große Umwege. So wurde zum Beispiel die Sonde Cassini-Huygens auf dem Weg zum Saturn zuerst zweimal von der Venus und dann einmal von der Erde auf die nötige Geschwindigkeit gebracht.
Swing by in Animation
| Swing-by um Geschwindigkeit aufzunehmen | Swing-by um Geschwindigkeit abzubauen |
