Teil 1 des DSM (Deep Space Manoeuvre) der ESA-Marsmission ExoMars 2016 wurde heute erfolgreich durchgeführt. Das Triebwerk lief 52 Minuten lang und verabreichte ein Delta-v von 326.5 m/s, wie geplant 95% des gesamten Manövers. Teil 2 folgt in zwei Wochen. Bald darauf beginnt die Navigationskampagne in Vorbereitung der Marsankunft am 19. Oktober.
Übrigens zeigte der Schubvektor ziemlich genau in Flugrichtung. Es handelt sich also um eine Beschleunigung, nicht um eine Abbremsung, wie vielfach zu lesen war. Wenn der Triebwerksschub in Richtung der Geschwindigkeit zeigt, wird die Raumsonde schneller; ihrer Bahn wird Energie zugeführt. Das dürfte unmittelbar einleuchten.
Der Transfer von ExoMars2016 zum Mars, Start 2016/3/14, Ankunft 2016/10/19. Die Positionen von Erde, Mars und Raumsonde zum jeweiligen Monatsanfang sind markiert.
Die Bahn der Raumsonde ist natürlich heliozentrisch, wie in der Grafik gezeigt. Man kann aber Position und Geschwindigkeit auch geozentrisch ausdrücken. Die Erde ist auf einer nahezu kreisförmigen Bahn, die viel niedriger als die aktuelle Position von ExoMars ist. Deswegen fliegt die Erde auf ihrer Bahn schneller und hat schon längst ExoMars auf der Innenbahn überholt.
ExoMars war nur am Anfang etwas schneller, da die Sonde ja von der Rakete mit einer Fluchtgeschwindigkeit von mehr als 3.7 km/s tangential zur Flugbahn der Erde in den interplanetaren Transfer eingeschossen wurde.
Als nun ExoMars Richtung Mars hinauf kletterte, wurde das Raumfahrzeug immer langsamer, weil in seiner elliptischen Bahn kinetische Energie in potenzielle umgewandelt wird. So wie ein Uhrpendel langsamer wird, wenn es hoch schwingt. Anfang April hatte ExoMars noch einen knappen Vorsrpung, Anfang Mai lagen die beiden schon gleichauf.
Nun aber ist die Erde schon ein ganzes Stück weiter. Das heißt, der Abstand zwischen Erde und Mars vergrößert sich. Wenn nun aber ExoMars in seiner Flugrichtung durch das DSM beschleunigt wird, dann wird die Zunahme der Abstandsvergrößerung ein wenig gebremst.
Wahrscheinlich kam dies bei manchen fälschlich so an, als sei das DSM ein Bremsmanöver. Das ist es aber nicht – das Aphel der Bahn steigt durch das DSM um knapp anderthalb Millionen, das Perihel um 5 Millionen km. Bremsmanöver heben eine Bahn nicht an, sie senken sie ab.
Die Bahn von ExoMars um die Sonne wird also der Marsbahn dank DSM ein klein wenig ähnlicher. Dadurch wird die Relativgeschwindigkeit zum Mars am 19.10. ein klein wenig reduziert, wie hier beschrieben. Wie man oben deutlich sieht, ist zunächst ExoMars am Mars vorbeigezogen, wird nun aber wieder eingeholt.
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