Faszinierend

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Europa, Kosmos, Mathematik, Physik, Russland, USA

Ohne Senf … dolle Wurscht:

Zum Mars und zurück in drei Monaten
Russland baut neuen Atom­antrieb
Der neue Nuklearantrieb für Raketen, an dem derzeit die russische Raum­fahrt­agen­tur Ros­kosmos und der Kon­zern Ros­atom ar­bei­ten, wird die Rei­se­dau­er zum Mars auf nur et­wa ein­ein­halb Mo­na­te schrum­pfen las­sen.
„Die heutigen Antriebe erlauben es, innerhalb von an­dert­halb Jah­ren zum Mars zu flie­gen, oh­ne die Mög­lich­keit zur Rück­kehr oder zum Manö­vrieren. Sie be­schleu­nigen ein­mal und flie­gen dann auf ih­rer Bahn“, sag­te Ros­atom-Chef Ser­gej Ki­ri­len­ko.
Mit dem neuen Nuklearantrieb könne man inner­halb von ei­nein­halb Mo­naten zum Ro­ten Pla­ne­ten flie­gen und zurück­kehren kön­nen, weil die Ma­nö­vrier­mög­lichkeit bestehen bleibt.
SPUTINKI

Den Kommentar überlässt nobody Mr. Spock:

Nein, nobody ist inkontinent, oder wie das heißt. Ich kann nicht einhalten, muss den Mars besenfen, denn das bin ich den Lesern meines kleinen kosmos schuldig:

Eigentlich sollte eine Reisezeit von eineinhalb Monaten zum Mars überhaupt kein Problem sein. Wenn Mars und Erde in Opposition stehen, dann ist der Mars ganz nahe. Wenn sich die Russen be­eilen, dann haben sie’s am 22. Mai 2016 nur 75,3 Mil­lionen Ki­lo­meter weit. Der 27. Au­gust 2003 wä­re noch bes­ser ge­we­sen, denn da waren es nur 55,758 Mil­lion Ki­lometer. Noch nä­her kommt uns der Mars am 15. Ja­nuar 9943 um 4:18 und 43 Se­kun­den UTC mit 54.593.328,422 Kilo­metern … hof­fent­lich hab ich mich nicht ver­rech­net 🙄 Der 27. Juli 2018 ist mit 57,6 Mil­lionen Ki­lo­me­tern aber auch nicht schlecht, oder der 13. Ok­tober 2020 mit 62,1 Millionen Kilo­meter.

Weil es für die Mars-Opposition vom 22. Mai 2016 selbst für die superschnellen Russen was kapp werden könnte (schon 2010 haben sie die Fertigstellung ihres Super-Atom-Düsenantriebs für 2018 angekündigt), rechnen wir mal mit der Mars-Opposition vom 27. Juli 2018 mit 57,6 Mil­lio­nen Ki­lo­me­tern. Der al­te Sa­turn-An­trieb der Amis schaffte 39.000 Stundenkilometer. Runden wir auf zu 40.000 km/h. Das wären dann 1440 Stunden oder 60 Tage, also zwei Monate. So gesehen würde der russische Super-Atom-Düsenantrieb nicht viel bringen.

Dumm ist nur, dass man eine Rakete nicht wie an der geraden Schnur gezogen von der Erde zum Mars fliegen kann. Gravitation, Rotation, Keppler und so’n ko­misch kosmisches Gedöns machen einen ganz krummen Strich durch die Rech­nung

und verlängern die Reisestrecke im bes­ten Fall um den Faktor 4 (als Faust­for­mel). Dann lan­den wir mit der al­ten Saturn-Gur­ke nach ei­ner Rei­se­zeit von 220 bis 250 Ta­gen auf dem Mars und damit rech­nen auch NASA und ESA und auch die Rus­sen, die ja an der Simu­la­tion Mars 500 betei­ligt wa­ren. Drum heißt die Mis­sion „Mars 500“ auch Mars 500, weil man 250 Ta­ge hin und 250 Tage zu­rück fliegt.

Apropos rechnen: die Amis rechnen mit Kosten von 500 Milliarden US-Dollar. Die Russen machens billiger für 17 Milliarden Rubel (230 Mio. Dollar) und haben auch schon über 500 Millionen Rubel investiert

Wir rechnen weiter, jetzt aber ohne Quatsch, sondern richtig. MAVEN ist 2013 zeitlich nicht ganz optimal zum Mars gestartet und war 442 Millionen Kilometer zum Mars unterwegs. Die Russen können das besset, weswegen wir mit nur 400.000.000 Kilometern rechnen. Die soll der Super-Atom-Düsenantrieb in ein­ein­halb Monaten schaffen, also 45 Tagen oder 1080 Stunden. Dann braucht’s eine Durchschnitts­geschwin­dig­keit von 370.370,370 km/h 😯

Wie funzt das? Also, wir verlassen den Boden mit der 1. komische 😛 Geschwindigkeit (kennt man aus „Spaceballs„) von 7,9 Kilometer pro Sekunde … null Problemo. So kom­men wir in den Erd­orbit. Dort kreisen wir mal bisschen rum, um das optimale Ziel­fenster zu tref­fen. Dann ge­ben wir Gas. Aus Gas wird in der Raum­fahrt der spezi­fische Impuls. Mit dem müs­sen wir die 2. kos­mische Ge­schwin­dig­keit er­rei­chen, auch „Flucht­ge­schwin­dig­keit“ genann­t. Für die lie­be Erde sind das 11,2 Kilo­meter pro Se­kun­de, oder ge­run­det 40.000 km/h, al­so das, was auch die olle Saturn-Gurke konnte.

Mit Chemie lassen sich theoretisch 470 s als spezifischen Impuls erzielen. Das sind ca. 4.600 m/s = Ns/kg … egal, ich wollte Sie nur beein­drucken 🙄 Mit einem Ionen-Trieb­werk sollen es mal 21.400 s sein, d.h. die ESA hat so ein Ding schon getestet und das schafft 210.000 m/s. D.h., die ESA hat bereis ein Trieb­werk, das mehr als dop­pelt so viel spezi­fi­schen Im­puls ent­wickelt wie der rus­si­sche Zu­kunfts­traum.

Aber wir wollen ja fair sein. Das Problem vom ESA-Ionenantrieb ist der Sprit Xenon. Den wollen die Russen irgendwie mit Kern­spaltung „ersetzen“. Mir soll’s recht sein. Wir bleiben bei den 9.400 Ns/kg des russischen Super-Atom-Düsen­an­triebs. Welche Ge­schwindig­keit lässt sich damit er­zielen? Das müssen wir wis­sen, um zu prü­fen, ob die von den Russen ange­gebene Reise­zeit von 45 Tagen ein­fache Strecke plau­sibel ist. Nun wird’s kom­pliziert. Für chemi­sche An­triebe gibt es eine Loga­rithmus­funk­tion, aber die zieht beim rus­sischen Super-Atom-Düsen­antrieb nicht, denn der atomare Ab­brand macht die Kiste nicht leichter. Zu­dem muss der Super-Atom-Düsen­antrieb nicht nur ein paar Minuten brennen, um Sprit zu sparen, sondern kann theoretisch ewig laufen 😯

Hier verließen sie ihn, den nobody, weswegen ich a tergo rechne.

Durchschnittsgeschwindigkeit V =
Anfangsgeschwindigkeit + Endgeschwindigkeit : 2 …
schon vergessen ❓ Die Anfangs­geschwindigkeit nehmen wir mit der 2. ko­mi­schen Geschwindig­keit an, al­so gerun­det 40.000 km/h. Nun müs­sen wir auf­lösen nach

V_end = (2 · 370.370) – 40.000 = 700.740 km/h

… hui, das ist schnell Schnell und vor al­lem hart wird der Auf­prall auf dem Mars, denn wir ha­ben die Brems­phase verges­sen. Um eine harte Lan­dung zu ver­meiden, müssen wir die Russen bremsen. Rus­sen zu brem­sen ist so­wie­so im­mer ei­ne gu­te Idee 💡 Damit die Russ­kis ihr Raum­schiff beim Brem­sen nicht voll­kotzen, ma­chen wir’s mit max. 5 G. Durch den Brems­weg er­höht sich na­tür­lich die Be­schleu­ni­gung und Ge­schwin­dig­keit bis zum Brems­ma­nö­ver. Das ist jetzt ’ne Dif­fe­ren­tial­rech­nung, aber wenn die Rus­sen glau­ben, dass nobody das auch noch für sie er­le­digt, dann hamse sich ge­schnit­ten 😈