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Hohmann Transfer Orbit

1925-01-01
  • Walter Hohmann
Raumfahrzeug, das ein Hohmann-Transfermanöver in der Astrodynamik durchführt.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Ein Hohmann-Transfer ist ein Bahnmanöver, das ein Raumfahrzeug mithilfe zweier Triebwerkszündungen zwischen zwei koplanaren Kreisbahnen bewegt. Es ist im Allgemeinen das treibstoffsparendste Zwei-Zünd-Manöver. Die Transferbahn ist eine Ellipse, die sowohl die Ausgangs- als auch die Endbahn an ihrem Apoapsis und Periapsis tangiert. Für den Eintritt in die Ellipse ist eine Zündung erforderlich, für die Kreisbahn eine weitere.

Das Hohmann-Transfermanöver, das Walter Hohmann 1925 in seinem Buch „Die Erreichbarkeit der Himmelskörper“ beschrieb, bildet die Grundlage für effiziente Bahnwechsel. Der Prozess beginnt mit dem Raumfahrzeug in einer stabilen Kreisbahn. Der erste Schubimpuls, ein prograder (in Bewegungsrichtung gerichteter) Impuls, wird schlagartig abgegeben. Dadurch wird der Bahn Energie zugeführt und sie von einem Kreis in eine Ellipse umgewandelt. Der Brennpunkt bildet das Periapsis (den tiefsten Punkt) dieser neuen Transferellipse, und ihr Apoapsis (den höchsten Punkt) ist so ausgelegt, dass sie tangential zur gewünschten endgültigen Kreisbahn verläuft.

Das Raumschiff gleitet dann auf dieser elliptischen Bahn, typischerweise für eine halbe Umlaufzeit. Beim Erreichen des Apoapsis der Transferellipse wird ein zweiter Schub in Richtung der Bahn ausgeführt. Dieser zweite Impuls führt zusätzliche Energie zu, hebt das Periapsis der Bahn an, sodass es mit dem Apoapsis übereinstimmt, und macht die Bahn so in der neuen, höheren Höhe kreisförmig. Der Hohmann-Transfer ist der häufigste Delta-v Das Verfahren ist zwar in vielen Szenarien effizient, aber auch zeitaufwändig. Bei Transfers, bei denen das Verhältnis von End- zu Anfangsbahnradius sehr groß ist (größer als etwa 11,94), kann ein bi-elliptischer Transfer treibstoffsparender sein, dauert aber noch länger.

UNESCO Nomenclature: 3301
Luft- und Raumfahrttechnik

Typ

Abstraktes System

Störung

Inkremental

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Johannes Keplers Gesetze der Planetenbewegung
  • Isaac Newtons Gesetz universelle Gravitation
  • Lösung des Zweikörperproblems in der Himmelsmechanik

Anwendungen

  • Satellitenübertragung von niedrige Erdumlaufbahn (Leo) zur geostationären Umlaufbahn (Geo)
  • Entsendung von Sonden aus der Erdumlaufbahn in die Marsumlaufbahn
  • Planung von Rendezvous-Manövern für Raumstationen
  • Standard-Flugbahndesign für interplanetare Missionen

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • automated systems for executing multi-stage hohmann transfers for Satellitenkonstellationen
  • Niedrigschubäquivalente Hohmann-Transfers unter Verwendung von Spiralbahnen für den elektrischen Antrieb
  • Software zur Berechnung optimaler Startfenster basierend auf Hohmann-Transfer-Ausrichtungen
  • ‘hohmann-cycler’ concepts for regular transport between earth and mars
  • Modifizierte Hohmann-Transfers, die ein Ebenenwechselmanöver in der Kursmitte beinhalten
  • Lehrmittel zur Visualisierung der Energieänderungen während eines Hohmann-Transfers
  • Servicefahrzeuge im Orbit, die Hohmann-Transfers nutzen, um zwischen Kundensatelliten zu wechseln
  • Algorithmen zur Bestimmung von Hohmann-ähnlichen Transfers in komplexen Mehrkörpersystemen wie dem Jupitersystem
  • Standardisierte Missionskits für Cubesats, vorprogrammiert für Hohmann-Transfers von der Mondumlaufbahn zum Mond
  • Finanzinstrumente zur Absicherung gegen Treibstoffpreisschwankungen auf Standard-Hohmann-Routen
Verwandte Themen: Hohmann-Transfer, Bahnmanöver, Astrodynamik, Delta-v, Treibstoffeffizienz, elliptische Umlaufbahn, Apoapsis, Periapsis, Orbitalmechanik, Walter Hohmann.

Historischer Kontext

Hohmann Transfer Orbit

1920
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1922
1925-01-01
1930
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1924
1927
1930
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(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

10. Jahr Jubiläum

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