Apollo - Rückstart der Mondlandefähre

Hallo,

hab mal ne Frage zu den Apollo-Mondmissionen.
Mir ist nicht klar, wie man nach dem Mondaufenthalt mit der Mondlandefähre wieder in die Bahnebene des Apollo-Mutterschiffes einsteuern konnte. Immerhin ist ja die Umlaufbahn des Mutterschiffes raumstabil gewesen, während der Landeort der Mondlandefähre aufgrund der Mondrotation langsam aber stetig aus dieser Bahnebene herausrotiert ist.
Da der Mond eine gebundene Rotation hat, rotiert er also in 28 Tagen einmal um seine eigene Achse, also um 360 Grad. Die Abweichung des Standortes der Landefähre zur Bahnebene des Mutterschiffes liegt bei dreitägigem Mondaufenthalt demnach bei rund 40 Grad.
Analog dazu können ja Raumschiffe zur ISS auch nur starten, wenn die Bahnebene der Station genau über den jeweiligen Startort verläuft, es gibt also nur ein Startfenster pro Tag, welches beim Space Shuttle lediglich für 10 Minuten geöffnet war.
Deshalb meine Frage: Weiß jemand, wie man seinerzeit dieses Problem gelöst hat und die Umlaufbahnen von Mutterschiff und Mondfähre nach dem Rückstart aneinander angleichen konnte?

Wilga35

Hallo Wilga35,

an Bord des CM war ja noch ein Pilot. Hat der nicht ein Manöver geflogen, um die Bahnebene wieder über den Lande-/Startort zu legen?

Ja genau, seit Apollo 12 hat der CM Pilot während das LM auf dem Mond war die sogenannte CSM plane change ignition durchgeführt um diesen Effekt auszugleichen.
Dabei hat man die Orbit Planar Ebene des CM so angepasst, dass es zu der Ebene des LM beim Rückstart vom Mond passte.

Gruß,
KSC

Apollo 11 war zu kurz, um das nötig zu machen? Die waren 21h 36min unten. Damit komme ich auf fast 12 Grad Rotation in der Zeit.

Der Landeplatz war fast Äquatorial und die Aufenthaltsdauer kurz genug, so dass man das während des Rendezvous Manövers ausgleichen konnte.

Gruß,
KSC

Wie stark war der CM-Orbit geneigt? Dazu finde ich gerade nichts.

Wie stark war der CM-Orbit geneigt? Dazu finde ich gerade nichts.

Ich hab zwar auch nix dazu gefunden, denke mir aber mal, dass man praktischerweise die Inklination so gewählt hat, dass die das 'Energiebudget' bestimmende Landefähre eben am wenigsten Sprit benötigte, um runter und wieder rauf zu kommen. Das CSM hatte hingegen mehr oder weniger hinreichende Spritreserven.

Das bedeutet, dass die CSM/LM Kombination zumindest nach DOI die Inklination hatte, welche der geografischen Breite des Landeplatzes entsprach - das war dann erstmal die Landeoptimierung. Und deshalb benötigte Apollo 11, wegen des sehr äquatornahen Landeplatzes auch kein plane change Manöver, da der Orbit des CSM eben jedesmal alle 2 Stunden oder so hinreichend genau über den Landeplatz führte. Und bei den späteren Missionen war es wünschenswert oder sogar notwendig (speziell Apollo 15-17), den CSM-Orbit anzupassen, um den geringsten Spritverbrauch (oder die höchstmögliche Beladung) der Aufstiegsstufe beim Rückstart zu haben.

-ZiLi-

Hallo alle zusammen,

erstmal vielen Dank für die Antworten.
Einiges habe ich ja zu Apollo auch gefunden, nur eben nichts zu der aufgeworfenen Frage (vielleicht habe ich es auch nur einfach überlesen).

Wie stark war der CM-Orbit geneigt? Dazu finde ich gerade nichts.

In den 1990er Jahren gabe es beim RID (Raumfahrt Informationsdienst) eine Heftserie zu Apollo, da werden bei den einzelnen Missionen für den Mondorbit des Apollo-Mutterschiffs folgende Inklinationen genannt:

- Apollo 8:  168 Grad
- Apollo 10:  174,40 Grad
- Apollo 11:  178,75 Grad (also wirklich fast äquatorial)
- Apollo 12:  164,70 Grad
- Apollo 14:  166 Grad
- Apollo 15:  151,28 Grad
- Apollo 16:  169,30 Grad
- Apollo 17:  159,90 Grad

Viele nette Grüße, Wilga35

Äquatornahe Landeplätze hat man bei den ersten Landungen deswegen gewählt, weil man eine freie Rückkehrbahn  gewährleisten wollte. Diese führt dazu, dass man eine maximale Inklination von 175 Grad (retrograder Orbit) erreichen konnte.

Gruß,
KSC

Deine Zahlen bestätigen in Etwa das, was ich schrieb - die Differenz dieser zu 180° entsprechen zwar nicht der geografischen Breite der jeweiligen Landepunkte, sind aber doch hinreichend nah, um Landepunkt-optimiert zu sein. Ausserdem ist es hier auch nicht klar, welcher Orbit (also Missionsphase) da jeweils gemeint ist - nach LOI, nach DOI, Nach PCI, vor TEI, oder irgendwann zwischendrin. Die Tendenz ist aber schon klar erkennbar.

Landepunkt-Daten zum Vergleich:
A11: ~1°N; A12: ~3°S; A14: ~4°S; A15: ~26°N; A16: ~9°S; A17: ~20°N.

-ZiLi-

Hallo ZiLi,

laut dem Heft 19 der RID-Reihe "Das amerikanische Apollo-Programm" handelt es sich dabei um die Inklinationswerte nach dem LOI. Die Inklinationen des Ascent-Orbits weichen bei den einzelnen Missionen allerdings auch nur um maximal 0,1 Grad von den LOI-Werten ab.

Wilga35

Es gab tatsächlich in der Regel zwei verschiedene Inklinationen: einmal wurde beim LOI dafür gesorgt, dass die CSM/LM-Kombination beim Einbremsen in einen Orbit gelangte, der zum geplanten Zeitpunkt der Landung über den Zielpunkt führte. Später wurde vom CSM ein "plane change" durchgeführt, wobei es darum ging, die Bahn des CSM so zu legen, dass die Aufstiegsstufe das Rendezvous ühne Änderung der Bahnebene duchführen konnte (quasi gleichbedeutend damit, dass die Bahnebene während des Rückstarts erneut über die Landestelle führen musste. Das Ausmaß dieser Bahnebenen-Änderung hing im wesentlichen von der Dauer des Mondaufenthalts und dem Breitengrad der Landestelle ab.

Am Mond erfolgten also insgesamt drei Änderungen der Bahnebene: (1) bei LOI-1, (2) kurz vor dem Rückstart, und (3) beim TEI.