{"id":23229,"date":"2016-11-11T07:00:54","date_gmt":"2016-11-11T06:00:54","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2016\/11\/11\/sternengeschichten-folge-207-swing-by-raumfahrt-mit-der-kraft-der-planeten\/"},"modified":"2025-05-14T16:18:08","modified_gmt":"2025-05-14T14:18:08","slug":"sternengeschichten-folge-207-swing-by-raumfahrt-mit-der-kraft-der-planeten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2016\/11\/11\/sternengeschichten-folge-207-swing-by-raumfahrt-mit-der-kraft-der-planeten\/","title":{"rendered":"Sternengeschichten Folge 207: Swing-by &#8211; Raumfahrt mit der Kraft der Planeten"},"content":{"rendered":"<p>Raumfahrt ist kompliziert und teuer. Ein bisschen billiger wird sie durch den Einsatz des Swing-By-Man\u00f6vers. Billiger, aber nicht weniger kompliziert. Denn bei einem Swing-By nutzt man die Energie der Planeten, um die Raumsonde anzutreiben und ihre Bahn zu \u00e4ndern. Das kostet nichts, abgesehen von jeder Menge mathematischer Berechnungen. Das Prinzip dahinter ist aber nicht allzu schwer zu verstehen und Thema der heutigen Folge der Sternengeschichten.<\/p>\n<p>Und wie immer gibt es weiter unten eine Transkription des Podcasts.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/SG_Logo.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/SG_Logo.png\" alt=\"SG_Logo\" width=\"500\" height=\"500\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-12938\" \/><\/a><\/p>\n<p>Die Folge k\u00f6nnt ihr euch hier direkt als <a href=\"https:\/\/youtu.be\/O8znc5cdCPo\">YouTube-Video<\/a> ansehen oder <a href=\"https:\/\/sternengeschichten.podspot.de\/files\/207-SternengeschichtenFolge207.mp3\">direkt runterladen<\/a>. <\/p>\n<p>Den Podcast k\u00f6nnt ihr unter <\/p>\n<p><center><a href=\"https:\/\/feeds.feedburner.com\/sternengeschichten\">https:\/\/feeds.feedburner.com\/sternengeschichten<\/a><\/center><\/p>\n<p>abonnieren beziehungsweise auch bei <a href=\"https:\/\/bitlove.org\/astrodicticum\">Bitlove<\/a> via Torrent beziehen.<\/p>\n<p>Am einfachsten ist es, wenn ihr euch <a href=\"https:\/\/play.google.com\/store\/apps\/details?id=de.danoeh.antennapodsp.sternengeschichten\">die &#8222;Sternengeschichten-App&#8220; f\u00fcrs Handy<\/a> runterladet und den Podcast damit anh\u00f6rt.<\/p>\n<p>Die Sternengeschichten gibts nat\u00fcrlich auch bei iTunes (wo ich mich immer \u00fcber Rezensionen und Bewertungen freue) und alle Infos und Links zu den vergangenen Folgen findet ihr unter <a href=\"https:\/\/www.sternengeschichten.org\">https:\/\/www.sternengeschichten.org<\/a>.<\/p>\n<p>Und nat\u00fcrlich gibt es die Sternengeschichten auch <a href=\"https:\/\/www.facebook.com\/sternengeschichten\">bei Facebook<\/a> und <a href=\"https:\/\/twitter.com\/@sternenpodcast\">bei Twitter<\/a>.<\/p>\n<p><center><br \/>\n<iframe loading=\"lazy\" width=\"560\" height=\"315\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/O8znc5cdCPo?showinfo=0\" frameborder=\"0\" allowfullscreen><\/iframe><br \/>\n<\/center><\/p>\n<p><b>Transkription<\/b><\/p>\n<p>Sternengeschichten Folge 207: Swing-by &#8211; Raumfahrt mit der Kraft der Planeten<\/p>\n<p>Wenn wir Raumsonden zu anderen Himmelsk\u00f6rpern in unserem Sonnensystem schicken, dann nutzen wir dabei fast immer sogenannte &#8222;Swing-by&#8220;-Man\u00f6ver. Dabei handelt es sich um eine \u00e4u\u00dferst elegante Methode, Geschwindigkeit und Bahn von Flugk\u00f6rpern zu ver\u00e4ndern die keinen oder nur sehr wenig Treibstoff ben\u00f6tigt. Denn der Treibstoff ist ja normalerweise das, was die Raumfahrt so kompliziert macht.<\/p>\n<p>Alle Raumsonden m\u00fcssen mit Raketen von der Oberfl\u00e4che der Erde ins Weltall gebracht werden. Daf\u00fcr muss das Gravitationsfeld unseres Planeten \u00fcberwunden werden und das braucht Energie. Mit dem Verlassen des Schwerefelds der Erde ist es aber noch lange nicht getan. Wenn die Raumsonde einen anderen Himmelsk\u00f6rper erreichen will, dann braucht man dazu ebenfalls Treibstoff. Wie viel, das h\u00e4ngt von den konkreten Gegebenheiten ab. Manchmal soll eine Raumsonde ein sehr fernes Ziel erreichen. Im Prinzip ist das eigentlich kein Problem. Das erste Newtonsche Axiom, das grundlegende Prinzip der klassischen Physik besagt, dass sich ein K\u00f6rper der sich mit einer gewissen Geschwindigkeit bewegt auch weiterhin immer mit dieser Geschwindigkeit bewegen wird, solange keine \u00e4u\u00dfere Kraft auf ihn einwirkt. Auf der Erde sind es Reibungskr\u00e4fte mit dem Untergrund oder der Luft die daf\u00fcr sorgen, dass ein bewegter K\u00f6rper immer langsamer wird und irgendwann still steht. Im All gibt es das aber nicht und eine Raumsonde, die die Erde mit einer gewissen Geschwindigkeit verl\u00e4sst wird sich mit dieser Geschwindigkeit auch weiterhin bewegen. Und irgendwann an ihrem Ziel ankommen. <\/p>\n<figure id=\"attachment_23597\" aria-describedby=\"caption-attachment-23597\" style=\"width: 500px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/924px-Voyager_Path.svg_.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/924px-Voyager_Path.svg_.png\" alt=\"Flugbahn der Voyager-Sonden (Bild: Public Domain)\" width=\"500\" height=\"416\" class=\"size-medium wp-image-23597\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-23597\" class=\"wp-caption-text\">Flugbahn der Voyager-Sonden (<a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/File:Voyager_Path.svg\">Bild: Public Domain<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n<p>Das &#8222;irgendwann&#8220; ist das Problem. Denn man m\u00f6chte das Ziel ja m\u00f6glichst schnell erreichen &#8211; und die Distanzen im Sonnensystem sind enorm gro\u00df. Um die riesigen Entfernungen in halbwegs \u00fcberschaubaren Zeitr\u00e4umen \u00fcberwinden zu k\u00f6nnen m\u00fcssen die Raumsonden ausreichend schnell sein. Das kann man erreichen, in dem man sie schon m\u00f6glichst schnell von der Erde aus in den Weltraum schie\u00dft. Dann braucht man aber auch entsprechend schnelle Raketen, die entsprechend viel Treibstoff haben m\u00fcssen und entsprechend gro\u00df und teuer werden. Oder aber man stattet die Raumsonde selbst mit einem Antrieb und Treibstoff aus, damit sie aus eigener Kraft schneller werden kann. Je schneller sie werden soll, desto mehr Treibstoff ben\u00f6tigt man und desto schwerer wird sie. Und je mehr Masse sie hat, desto gr\u00f6\u00dfer muss wiederum die Rakete sein und desto mehr Treibstoff braucht auch sie.<\/p>\n<p>Eine Raumsonde die sich einfach ohne Antrieb durchs All bewegt kann auch nicht gesteuert werden. Jede Ver\u00e4nderung ihrer Bahn muss durch eine Kraft ausgel\u00f6st werden; und daf\u00fcr braucht es Triebwerke die wiederum Treibstoff ben\u00f6tigen. Wenn man alles ganz exakt berechnet und die Sonde im richtigen Moment und in der richtigen Richtung mit der richtigen Geschwindigkeit ins All schie\u00dft, dann kann sie ihr Ziel auch ohne Kurskorrekturen erreichen. Aber so exakt laufen die Dinge selten, kleine Korrekturen sind fast immer n\u00f6tig. Und oft auch gr\u00f6\u00dfere, wenn man zum Beispiel einen Himmelsk\u00f6rper erreichen will, dessen Bahn gegen\u00fcber der Erdbahn stark geneigt ist. Dann muss man auch die Raumsonde auf eine ebenso geneigte Umlaufbahn bringen, was wiederum einen Antrieb und Treibstoff ben\u00f6tigt.<\/p>\n<p>Und wenn die Raumsonde dann am Ziel angekommen ist? Dann will man ja im Allgemeinen nicht einfach daran vorbeifliegen sondern in eine Umlaufbahn um den Himmelsk\u00f6rper einschwenken oder vielleicht sogar landen. Und auch das braucht wieder Treibstoff. Ohne Treibstoff scheint es also nicht zu gehen. <\/p>\n<p>Es sei denn, man nutzt das Swing-By-Man\u00f6ver! Das Prinzip dahinter ist eigentlich recht simpel. Newtons Axiom besagt ja nur, dass eine Kraft n\u00f6tig ist, um die Bewegung eines Objekts zu ver\u00e4ndern. Aber nicht, dass diese Kraft durch ein Triebwerk verursacht werden muss. Es gibt auch noch andere Kr\u00e4fte, die man nutzen kann. Zum Beispiel die Gravitationskraft der Planeten in unserem Sonnensystem. Genau so wie die Erde die Rakete und Raumsonde beim Start anzieht und den Weg in den Weltraum so aufwendig macht, ziehen auch die anderen Planeten die Raumsonde an, wenn sie deren Gravitationsfeld ausreichend nahe kommt. Wenn sie beispielsweise sehr nahe am Jupiter vorbei fliegt, wird sie das nicht einfach unbeeinflusst tun &#8211; ihre Bahn wird ver\u00e4ndert werden. Aus Sicht des Jupiters findet dabei tats\u00e4chlich nur eine Ablenkung statt. Die Raumsonde fliegt nach dem Vorbeiflug in eine andere Richtung als vorher, aber immer noch mit der gleichen Geschwindigkeit. Der Jupiter selbst steht aber nicht still sondern bewegt sich selbst um die Sonne. Und wenn man das ganze aus der Sicht der Sonne betrachtet, hat sich nach dem Vorbeiflug am Planeten nicht nur die Flugrichtung der Sonde ver\u00e4ndert sondern auch ihre Geschwindigkeit. <\/p>\n<p>Man kann das mit einem Beispiel von der Erde vergleichen. Stellen wir uns einen Zug vor, der auf seinen Gleisen mit einer Geschwindigkeit von 100 km\/h f\u00e4hrt. Neben den Gleisen steht eine Person und wirft einen Ball in Richtung des Zuges (kurzer Hinweis: Das ist nur ein Beispiel! Bitte nicht nachmachen!). Wenn der Ball des Werfers eine Geschwindigkeit von 20 km\/h hat, dann wird der Lokf\u00fchrer diesen Ball mit einer Geschwindigkeit von 120 km\/h auf sich zu kommen sehen. Wenn der Ball dann auf das F\u00fchrerhaus der Lokomotive trifft, prallt er dort ab und er \u00e4ndert seine Richtung. Nach dem Aufprall wird er sich aber schneller bewegen als vorher. Zu den 20 km\/h die er von Anfang an hatte kommen nun noch die 100 km\/h, mit denen er vom Zug zus\u00e4tzlich &#8222;angeschoben&#8220; wird. Er bewegt sich nun also mit 120 km\/h. Aus Sicht des sich bewegenden Lokf\u00fchrers hat sich nur die Richtung ge\u00e4ndert; die Geschwindigkeit des Balls war vor und nach dem Aufprall identisch. Aus Sicht des Werfers wurde der Ball aber auch von 20 km\/h auf 220 km\/h beschleunigt.<\/p>\n<p>Genau so l\u00e4uft es im Prinzip auch bei einem Swing-By im Weltall. Nur ist es eben hier kein Zug sondern ein Planet, der die Kraft aus\u00fcbt. Und die Kraft wird nicht durch einen mechanischen Akt \u00fcbertragen sondern durch die gravitative Wechselwirkung. Die Geschwindigkeit kann dabei aber nicht nur gr\u00f6\u00dfer werden sondern auch kleiner, je nachdem ob die Sonde die Umlaufbahn des Planeten hinter oder vor dem Planeten \u00fcberquert. Die Energie, die f\u00fcr die Ver\u00e4nderung von Bahn und Geschwindigkeit verantwortlich ist kommt dabei nat\u00fcrlich nicht aus dem Nichts. Das, was die Raumsonde an Geschwindigkeit dazu gewinnt verliert der Jupiter (und umgekehrt). Aber da die Masse der Raumsonde im Vergleich zur Masse des gro\u00dfen Planeten verschwindend gering ist, sind auch die Auswirkungen auf die Umlaufbahn des Jupiters verschwindend gering.<\/p>\n<p>Mit einem Swing-By kann man also nicht nur die Bahn eines Himmelsk\u00f6rpers ver\u00e4ndern sondern auch seine Geschwindigkeit (obwohl jede Geschwindigkeits\u00e4nderung im Weltall sowieso auch immer einer \u00c4nderung der Umlaufbahn entspricht). Und das alles, ohne Treibstoff zu ben\u00f6tigen &#8211; man nutzt die Bewegungsenergie der Planeten!<\/p>\n<p>Das man auf diese Art und Weise durch das Sonnensystem fliegen kann, hat der amerikanische Mathematiker Michael Minovitch im Jahr 1961 entdeckt, als er noch ein Student an der Universit\u00e4t von Kalifornien war. Er hatte damals einen Nebenjob am Jet Propulsion Laboratory wo man mit der Planung von Missionen zu den damals noch kaum erforschten Planeten unseres Sonnensystems besch\u00e4ftigt war. Die gro\u00dfe Stunde des Swing-Bys kam ein paar Jahre sp\u00e4ter als man mit den Planungen f\u00fcr die beiden Raumsonden Voyager 1 und 2 (\u00fcber die ich in Folge 152 der Sternengeschichten mehr erz\u00e4hlt habe) begann. Urspr\u00fcnglich sollten die beiden Sonden nur an Jupiter und Saturn vorbei fliegen. Dann aber entdeckte der Ingenieur Gary Flando, dass Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun gegen Ende der 1970er Jahre gerade so im Sonnensystem angeordnet sein w\u00fcrden, dass man mit passenden Swing-By-Man\u00f6vern die Bahnen der Voyager-Sonden so \u00e4ndern konnte um nicht nur an zwei sondern an allen vier Planeten vorbei fliegen zu k\u00f6nnen. Nur so konnten sie im Rahmen des damaligen Budgets auf ihre gro\u00dfe Tour durchs \u00e4u\u00dfere Sonnensystem geschickt werden und all die gro\u00dfartigen Daten sammeln, die sie gesammelt haben.<\/p>\n<p><center><iframe loading=\"lazy\" src=\"\/\/commons.wikimedia.org\/wiki\/File:Mdis_depart_anot.ogv?embedplayer=yes\" width=\"400\" height=\"366\" frameborder=\"0\" webkitAllowFullScreen mozallowfullscreen allowFullScreen><\/iframe><br \/><i>Vorbeiflug von MESSENGER an der Erde<\/i><\/center><\/p>\n<p>Swing-By-Man\u00f6ver geh\u00f6ren heute zu den Standardmethoden in der interplanetaren Raumfahrt. Als die Raumsonde MESSENGER sich im Jahr 2004 zum Merkur aufmachte, war der Weg dorthin zwar nicht weit, aber sie musste ordentlich abbremsen um am Ende eine Umlaufbahn erreichen k\u00f6nnte. Das erreichte man mit passenden Vorbeifl\u00fcgen an Erde, Venus und auch an Merkur bevor sie im Jahr 2011 schlie\u00dflich langsam genug war. Als die Cassini-Sonde 1997 auf den Weg zum Saturn geschickt wurde, holte sie sich die daf\u00fcr n\u00f6tige Geschwindigkeit durch Vorbeifl\u00fcge an Venus, der Erde und Jupiter. <\/p>\n<p>Die Entdeckung der Swing-By-Technik war in gewissen Sinn eine Einladung des Sonnensystems an uns, es noch intensiver zu erforschen als bisher. Die Himmelsk\u00f6rper, \u00fcber die wir etwas herausfinden wollen, stellen uns selbst die daf\u00fcr n\u00f6tige Energie zur Verf\u00fcgung. Wir haben die Einladung gl\u00fccklicherweise nicht ignoriert &#8211; und nutzen die M\u00f6glichkeit die uns die Planeten mit ihrer Energie bieten hoffentlich auch in Zukunft ausgiebig!<br \/>\n<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg07.met.vgwort.de\/na\/bfb6fdfd54324d5bb1a651a0b91d041c\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Raumfahrt ist kompliziert und teuer. Ein bisschen billiger wird sie durch den Einsatz des Swing-By-Man\u00f6vers. Billiger, aber nicht weniger kompliziert. Denn bei einem Swing-By nutzt man die Energie der Planeten, um die Raumsonde anzutreiben und ihre Bahn zu \u00e4ndern. Das kostet nichts, abgesehen von jeder Menge mathematischer Berechnungen. 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