How do they aim a rocket at another planet?
Wenn wir dieses erste Bild betrachten, könnten wir annehmen, dass der einfachste Weg von der Erde zum Mars eine gerade Linie nach außen wäre. Aber wir müssen bedenken, dass beide Planeten um die Sonne kreisen und unser Raumschiff ebenfalls um die Sonne kreist. Das Raumschiff bewegt sich auf einer gekrümmten Bahn, die wir durch das Zünden von Triebwerken beeinflussen können.
Um unser Raumschiff von einem Ort im Sonnensystem zu einem anderen Ort im Sonnensystem zu bringen, muss die Form der Umlaufbahn des Raumschiffs so verändert werden, dass sie den gewünschten Ort schneidet.
Wir wollen eine Transferbahn mit minimaler Energie verwenden, um so wenig Treibstoff wie möglich zu verbrauchen. Ein Hohmann-Transferorbit erfüllt diesen Zweck. Unser Raumfahrzeug startet in der Erdumlaufbahn. Bei einem Hohmann-Transferorbit wird am Startpunkt (Periapsis) eine Verbrennung durchgeführt, die die Apoapsis der Umlaufbahn so erhöht, dass sie auf der Umlaufbahn des Mars liegt. Das ist dann 180 Grad später in der Umlaufbahn.
In der nächsten Abbildung sehen wir, dass wir durch eine Vergrößerung der Apoapsis (des entferntesten Punktes) der Raumsondenbahn unsere Raumsondenbahn, die zu Beginn mit der Erdbahn zusammenfällt, in eine Ellipse verwandeln können, die die Marsbahn kreuzt.
Unser Ziel ist es also, unser Manöver so zu timen, dass die Raumsonde die Marsumlaufbahn zu dem Zeitpunkt schneidet, an dem sich der Mars an diesem Schnittpunkt befindet, wie in der nächsten Abbildung zu sehen.
Da sich der Mars in einer größeren Umlaufbahn befindet, braucht er länger, um die gleiche Winkeldistanz wie die Erde zurückzulegen. Das bedeutet, dass der Mars der Erde voraus sein muss, wenn wir unsere Raumsonde starten.
Wir berechnen die Dauer der Umlaufbahn, in der sich unser Raumfahrzeug befinden wird. Sie beträgt etwa 520 Tage. Unser Raumfahrzeug bewegt sich auf einer halben Umlaufbahn, also dauert unsere Reise etwa 260 Tage. Der Mars hat eine Umlaufzeit von 687 Tagen. In 260 Tagen wird der Mars eine Winkelentfernung von 136 Grad zurücklegen. Das bedeutet, dass der optimale Zeitpunkt für den Start der Sonde der ist, wenn der Mars auf seiner Umlaufbahn 44 Grad (180-136) vor der Erde steht, wie unten dargestellt. Das bedeutet, dass wir die Sonde etwa drei Monate, bevor sich Mars und Erde am nächsten sind, starten.