Lagrange Punkt / Haloorbit

Hallo Schillrich,

das ist schon richtig, wie Du sagst. Das Problem ist aber, daß ein Fußpunkt für so ein Theleskop irgendwo zwischen Neptun und Uranus liegen müßte. Also sehr weit weg für Fernsteuersignale und deren Verzögerung. Man könnte damit kleine Strukturen auf weit entfernten Himmelskörpern betrachten.

Und da liegt das Problem. Es müßte sehr schnell reagiert werden , wenn mann etwas interessantes vor die Linse bekommt. Bei einer Signallaufzeit von 6 bis 10 Stunden ist das eine reine Illusion.

Es dürfte sowiso schwer sein, etwas mit einem solchen Teleskop anzuschauen, da ein Punkt im Raum (die große Masse) immer eine fixe Position besitzt.

Wenn ich mich richtig erinnere besitzt unsere Sonne eine Ablenkung des Lichtes von 0,83 Bogensekunden beim Vorbeiflug. Daraus ergibt sich der so weit außen liegende Brennpunkt. Das Gleisen der Sonnenscheibe in der Mitte des Teleskops müßte vielleicht wie bei Soho ausgeblendet werden.

Das Problem ist aber, daß ein Fußpunkt für so ein Theleskop irgendwo zwischen Neptun und Uranus liegen müßte.

Hallo Meagan,

erstmal willkommen im Forum. Wie aber kommst du auf diese Aussage?
Die Fokuslinie der Sonne beginnt erst bei 550 AU, Neptuns Bahn ist mit 30 AU dagegen geradezu nah an der Sonne.

Ansonsten ist deine Idee gut. Probleme dabei:

- ein Teleskop auf eine so entfernte Bahn  zu bekommen
- die Korona der Sonne
- die begrenzte Auswahl an Wellenlängen
- die begrenzte Auswahl an Beobachtungsobjekten

Sollte man aber wirklich einmal einen mit großer Wahrscheinlichkeit belebten Exoplaneten entdecken, wäre die Möglichkeit schon sehr reizvoll, unsere eigene Sonne als Gravitationslinse zu benutzen und den Aufwand für eine solche Mission auf sich zu nehmen, um mehr über den betreffenden Planeten zu erfahren.

Hallo Meagan,

erstmal willkommen im Forum. Wie aber kommst du auf diese Aussage?
Die Fokuslinie der Sonne beginnt erst bei 550 AU, Neptuns Bahn ist mit 30 AU dagegen geradezu nah an der Sonne.

Ansonsten ist deine Idee gut. Probleme dabei:

- ein Teleskop auf eine so entfernte Bahn  zu bekommen
- die Korona der Sonne
- die begrenzte Auswahl an Wellenlängen
- die begrenzte Auswahl an Beobachtungsobjekten

Sollte man aber wirklich einmal einen mit großer Wahrscheinlichkeit belebten Exoplaneten entdecken, wäre die Möglichkeit schon sehr reizvoll, unsere eigene Sonne als Gravitationslinse zu benutzen und den Aufwand für eine solche Mission auf sich zu nehmen, um mehr über den betreffenden Planeten zu erfahren.

Die Entfernung Neptun, Uranus ist eine reine Schätzung von mir. Geht man noch weiter nach außen wird die Signallaufzeit ja noch viel länger. Ich dachte bei der Optik an so etwas wie eine angepaßte Zwischenlinse im Teleskop, durch die man die Entfernung verkürzen könnte. (Bitte liebe Optiker, laßt mich nicht hängen)  Sicher liegt der Idealpunkt bei 550AU. Aber dorthin zu kommen dürfte auch für heutige Techniken ein riesen Problem werden.

Die Korona der Sonne ist da sicher ein Problem. Aber vielleicht kann man das ja auch als Herausforderung sehen.

Meagan

Schön einfach erklärt:

http://www.br-online.de/br-alpha/alpha-centauri/alpha-centauri-parken-im-all-harald-lesch-ID1207829964544.xml

So einfach läßt sich das erklären. Prof. Lesch ist einfach Spitze

.......
Bei meinen Recherchen bin ich auch auf die Solarsonde Soho gestoßen. Diese befindet sich in einem Halo-Orbit mit 600.000 km Radius um den Lagrange-Punkt L1, in einer Entfernung von ca. 1,5 Millionen Kilometern zur Erde.

Hier nachzulesen :http://de.wikipedia.org/wiki/Solar_and_Heliospheric_Observatory

Aber natürlich wißt Ihr das ja schon ...........

Meagan

oder halt im Forum ;-)
... für den eakten Kurs von SOHO...
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=918.msg10104#msg10104

Moin,

beide Threads sind zusammengeführt.

Jerry

Weiß nicht ob das wirklich was neues ist in diesem Thread, aber mir hats die Langrange Punkte gerade schön erklärt, daher poste ichs einfach mal

http://www.esa.int/SPECIALS/Operations/SEMM17XJD1E_0.html

Servus,

was mich schon länger beschäftigt:

Gibts einen Lagrange-Punkt des gesamten Universums? Ist der dann identisch mit dem Mittelpunkt des Universums, also der Punkt von dem der Urknall ausging?


mfg h-j

Ist der dann identisch mit dem Mittelpunkt des Universums, also der Punkt von dem der Urknall ausging?


mfg h-j

Nein, da es einen solchen Punkt schlichtweg nicht gibt. Es ist zwar schwer, sich das Vorzustellen, aber es gibt ebenso wenig einen Mittelpunkt des Universums wie es den Mittelpunkt einer Kugelfläche gibt. Das liegt daran, dass der Urknall eben keine simple Explosion im Raum war, sondern der Raum dabei erst entstand. Daher kann man jeden Punkt des Universums als Mittelpunkt desselben betrachten.

Zitat von: knebel99 am 25. Dezember 2011, 10:37:05

Ist der dann identisch mit dem Mittelpunkt des Universums, also der Punkt von dem der Urknall ausging?


mfg h-j

Nein, da es einen solchen Punkt schlichtweg nicht gibt. Es ist zwar schwer, sich das Vorzustellen, aber es gibt ebenso wenig einen Mittelpunkt des Universums wie es den Mittelpunkt einer Kugelfläche gibt. Das liegt daran, dass der Urknall eben keine simple Explosion im Raum war, sondern der Raum dabei erst entstand. Daher kann man jeden Punkt des Universums als Mittelpunkt desselben betrachten.

Der Grundgedanke ist ja eigentlich nicht falsch. Eine Kugel hat einen Mittelpunkt. Im Falle der Erde ist dort sogar die Schwerkraft aufgehoben, da sich alle Gravitationskräfte voneinander subtrahieren.

Im Falle des Universums ist dies anders. Die Massen sind zu ungleichmäßig verteilt, als daß es so einen L1 Punkt geben kann. Dabei wissen wir ja noch nicht mal genau, ob unser Universum wirklich eine Kugel ist. Genauso gut könnte es ein Ei oder ein unförmiges Gebilde sein. Wirklich wissen werden wir das nie.

Dann steht da noch die Frage der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation im Raum. Bei derart großen Entfernungen kann das durchaus eine Rolle spielen.

Diese kosmologische Diskussion gehört nicht in diesen Thread hier. Trotzdem kurze Anmerkung: Dass das Universum keinen Mittelpunkt hat liegt nicht daran, dass wir dessen Form nicht kennen. Dass es keinen Mittelpunkt gibt, liegt daran, dass das Universum unbegrenzt ist. Wie bei einer Kugeloberfläche: Sie ist endlich, aber unbegrenzt, ein Mittelpunkt lässt sich nicht angeben.

(auch wenn der Thread schon länger inaktiv ist, stell ichs trotzdem mal hier rein)

Hat die Sonne auch Lagrange Punkte?
In Bezug auf das Schwerkraftzentrum unserer Galaxie doch schon oder?

Klar ist die Massenverteilung der Galaxie kein "Punkt" wie Erde, Sonne oder Mond
aber schließlich ist umläuft die Sonne ja das Zenturm im Prinzip wie ein Planet die Sonne und
wir sind ja mit gut 27000LJ ein ganzes Stück weit vom Zentrum weg.
L3, L4, L5 sollten wohl quasi nicht existieren, Mathematisch wohl schon aber
alle Objekte (incl. der Sonne) sollten sich wohl gravitativ soweit überlagern/stören
das es in der Natur keine Rolle spielt aber was ist mit L1 und L2?
Die sollten sich ja sehr nahe an der Sonne befinden

Masse der Galaxie ca. 1.300.000.000.000MSol (english wiki) (inclusive Halo)
Masse der Galaxie ca.   180.000.000.000Msol (german wiki) (innere 100kLJ)
Masse des Bulges  ca.    18.000.000.000MSol (http://arxiv.org/abs/astro-ph/9503046) ("$\sim$ 1.7 $-$ 1.9$\times$10$^{10}$ M$") == ca.18 Milliarden?    

Wenn ich das Halo einfach mal weglasse weil ich eine ca. gleichmäßige Massenverteilung vermute,
und grob gesehen für alles was oberhalb des Bulgs (ca. 10-16 tausend LJ) befindet auch und
ich nur den Bulge primär als Massezentrum nehme, dann würde sich für L1 und L2 eine ca. Distanz von 0.2 LJ (ca. 71 Lichttage) ergeben.
(L1=R*M2/(M2-M1)+sqrt[(R*M2/(M2-M1))²-R²*M2/(M2-M1)]; L2=R*M2/(M2-M1)-sqrt[(R*M2/(M2-M1))²-R²*M2/(M2-M1)])

In wieweit existieren diese Punkte und in wieweit haben sie einen Einfluß auf das Sonnensystem in dem sie z.B. die
Oortsche Wolke stören? Wenn z.B. ein Komet der Wolke sich diesen Punkten nähert könnte er ja auch gestört/abgelenkt werden.
Leider konnte ich dazu im Netz nichts finden. Alle Artikel die gelesen habe beziehen sich immer auf Stern->Planet->Mond.

ps.
Mit meinem Taschenrechner konnt ich das nicht berechenen da für ihn 18000000000 - 1 = 1.8EXP10 ist (Gleitkommaoperation wohl nicht tief genug),
deshalb habe ich das Programm simplexparser verwendet das wirklich gut ist.

MfG.
Thoralf

Lagrange Punkte sind Punkte, bei denen sich die Massenanziehungen ausgleichen (Massenschwerpunkt). Wenn die Sonne ein Punkt ist, so kann ein beliebiger anderer Himmelskörper der 2. Masseschwerpunkt sein. Dabei ist es völlig gleich, ob das ein Planet, Asteroid oder eine Sonne ist (siehe Doppelsternsystem).

Im Zusammenhang mit der Masse des Universums aber macht diese Frage keinen Sinn. Bei einer gleichmäßigen Masseverteilung im umgebenden Raum gibt es keine nutzbaren oder zuverlässig berechenbaren LG Punkte. Somit spielt diese Anschauung keine Rolle.

Im All gibt es zahlreiche LG Punkte. Die Frage ist, wozu man diese gebrauchen kann oder wie man sie überhaupt erreicht. So ist zum Beispiel der LG Punkt des Systems Erde - Mond nicht erreichbar. Er liegt tief im inneren der Erde.

Meagan

Welcher soll denn das sein? Immerhin gibt es wie immer fünf von der Sorte, und die müssten sich allesamt außerhalb von Erde und Mond befinden. Auf der Mondbahn jeweils 60° entfernt hätten wir L₄ und L₅, L₁ auf einer Achse zwischen Erde und Mond (aber näher am Mond), L₂ auf derselben Achse dahinter und L₃ ebenso auf der mondabgewandten Seite der Erde.

Lagrange-Punkte sind keine Massenschwerpunkte! Der Massenschwerpunkt des Erde-Mond Systems liegt tatsächlich innerhalb der Erde - ist aber kein Lagrange-Punkt!

Lagrange-Punkte ergeben sich als statische Lösungen des Dreikörperproblems - es handelt sich aber nicht um Punkte, wo sich Anziehungskräfte aufheben!

Hallo Ruhri,

ich kenne mich mit der Nummerierung nicht so genau aus. Was ich meine, ist das Massenzentrum zwischen Mond und Erde. Beide Himmelskörper drehen sich um diesen. Die anderen Punkte, insbesondere der L1, nahe am Mond sind mir auch klar.

Ich habe das auch nur erwähnt, weil mein Vorposter in seinem Ansatz von der Galaxie als Schwerpunkt eine ziemlich imaginäre Masse angesprochen hat. Im Grunde hat das keinen wissenschaftlichen Nutzen. In einem so chaotischen System wird man solche Punkte nie nutzen können. Andererseits haben sie schlicht weg keinerlei Bedeutung.

Und ja, ok, ich habe kapiert, daß die Lg Punkte keine Massenschwerpunkte sind.

Meagan

Im Zusammenhang mit der Masse des Universums aber macht diese Frage keinen Sinn.

Na das Universum war ja auch kein Thema.

Nun es ging ja auch nicht gleich um nutzen,
die Frage war nur hat die Sonne in Bezug auf das Galaktische Zentrum auch L-Punkte?
Das diese, wenn sie existieren sollten, nicht so aussehen wie die von Erde Mond
ist mir klar da das Galaktische Zentrum (hatte den ganzen Bluge genommen) kein
Punkt darstellt.

Eine ähnliche Frage wäre würde L1 und L2 der Erde auch noch so existieren (den Gleichen Raumbereich einnehmen)
wenn die Sonne ein Roter Riese wär wo ja auch die Masse über einen Größeren Raum verteilt ist.

MfG.
Thoralf

rein mathematisch dürfte es keinen Unterschied machen, wie groß die Massen sind. Allerdings könnte dies zu einer "Unschärfe" führen, da die Massen sehr unterschiedlich in den Himmelsobjekten verteilt ist. Ich könnte mir vorstellen, dass der LG Orbit dann ein größeres Gebiet umfasst, in dem der absolute Punkt ständig wandert. (Hervorgerufen durch die Eigenrotation und die Unterschiede in der Schwereverteilung der beteiligten Körper)

vg, Meagan

Na ja, wie heißt es so schön? Die Lagrange-Punkte stellen mathematische Lösungen des Drei-Körper-Problems dar. Im richtigen Universum gibt es aber nicht nur drei Körper, sondern beliebig viele mehr. Also überlagern sich alle Lösungen, wobei manche stärker als andere sind. Bei der Angabe von Lagrange-Punkten muss man bekanntlich immer angeben, um welche Himmelskörper es sich handelt. Einer der beiden muss sehr viel größer als der zweitgrößte sein, und dann kann sich ein sehr viel kleinerer Körper mit geringem Energiebedarf um die Punkte herum bewegen, sic also praktisch im Orbit darum befinden.

Was folgt nun daraus: Man kann ohne weiteres berechnen, wo sich die Lagrange-Punkte des Systems Jupiter-Erde befinden. Die Störeffekte durch die anderen Planeten und vor allem der Sonne sollten die Auwirkungen dieser Lagrange-Punkte dagegen bis zur Unkenntlichkeit aufheben. Um diese Punkte wird kaum etwas herum kreisen können. Nach meinem Verständnis sollten Swing-By-Effekte allerdings möglich sein. Soweit ich das verstanden habe, war nämlich das die Idee eines NASA-Wissenschaftlers zum energiesparenden Navigieren im Sonnensystem.

Hallo Ruhri,

meinst du die "Autobahn durchs Sonnensystem" (Interplanetary Transport Network)? Das sind aber keine Swing-Bys, bei denen man ja Impuls von einem Himmelskörper auf eine Sonde überträgt und damit "von selbst" beschleunigt. Es ist da nur so, dass man mit wenig Steuereinsatz auf einen der Pfade steuern kann, wenn man mal einen der Netzwerkknoten erreicht hat.

Genau das meinte ich! Wenn du jetzt allerdings der Meinung bist, dass dies mit Swing-Bys nichts zu tun hätte, möchte ich dir die Gegenfragen stellen: Womit hat es denn etwas zu tun? Warum kann man mit wenig Steuereinsatz steuern?

Ich gebe ja offen zu, dass ich die Einsatzmöglichkeiten der Lagrangepunkte in einem Science Fiction-Roman kennengelernt habe, nämlich in "Begegnung mit Tiber". In diesem Roman haben John Barnes und Buzz Aldrin, unter seinen Astronautenkollegen auch als "Dr. Rendezvous" bekannt, die Lagrangepunkte wie folgt erklärt:

[...]
Um die Wende vom 18. zum 19. Jahrhundert hatte Lagrange gezeigt, dass es in der Bahnebene eines Zwei-Körper-Systems (wie Erde und Mond, Mars und Phobos, Sonne und Jupiter - eben jedes Systems, in dem man die anderen Körper vorübergehend außer Acht lassen konnte) einige wenige Punkte gibt, für die doch Lösungen existieren, stabile Orte, die sich verhalten, als befände sich dort ein weiterer Körper, obwohl der Raum vollkommen leer ist.
[...]
Da sie selbst Attraktoren sind (d.h., alles anziehen, was sich in ihrer Nähe befindet), kann ein Satellit sie umkreisen, obwohl sie eigentlich nichts anderes sind als gedachte Punkte im leeren Raum.
[...]

Diese Beschreibung hat bei mir die (möglicherweise falsche) Vorstellung hervorgerufen, dass die Anziehungskräfte der beiden größeren Himmelskörper (oder halt Raumkrümmungen, wenn man mit Einstein argumentieren möchte) in diesen Lagrangepunkten in ihrer Kombination eben einen virtuellen Körper erschaffen, der sich abgesehen von seiner Nichtexistenz in keinster Weise von einem realen Objekt unterscheidet. Oder etwas bildlicher ausgedrückt. Wenn man etwa auf einen Lagrangepunkt zufliegt, dann übt der größere Himmelskörper dieses Zwei-Körper-Systems eine Kraft auf das Raumfahrzeug aus, die mehr oder weniger schräg nach vorne beschleunigt, und der kleinere ebenfalls. In ihrer vektoriellen Addition ergibt sich dann eine Kraft genau nach vorne.

Und damit hätten wir bei einer Sonde, die den Interplanetary Transport Network benutzt, letztlich eben doch genau diesen Swing-By-Effekt. Die nötigen Massen befinden sich logischerweise woanders.

So, und nun darfst du als Fachmann gerne diese Vorstellung atomisieren. Eine Frage noch zum Ende: Benutzt man die Idee des Interplanetary Transport Network eigentlich schon für reale Sonden?

Hallo Ruhri,

ich denke wir finden einen Kompromiss . Ich komme später, mit etwas Zeit, vielleicht noch genau darauf zurück. Man kann sich auf diesen Bahnen etwas Impuls "stibitzen", aber nicht an den L-Punkten und auch nicht nicht in der Art (meiner Meinung nach) eines Swing-Bys.
In bestimmten Regionen des Mehrkörperproblems wechselt man mit geringem Manöveraufwand den Einflussbereich von einem Himmelskörper zum anderen. Vom zweiten holt man sich in dessen Gravitationsgradienten etwas Impuls. Danach bugsiert man sich wieder zurück in den Einflussbereich des ersten Körpers, jetzt mit veränderten Impuls ihm gegenüber.
Dieses zarte Maövrieren hat schon etwas von einem Swing-By. Der Begriff kann aber verwirren, zumal es nicht an den L-Punkten geschieht. Das ganze läuft unter dem Stichwort "weak stability boundary" und "gravity capture".

Gemacht wurde das schon, bei Muse-A/Hiten, GRAIL und noch einer anderen Mission, um einen Gravity-Capture am Mond zu erreichen.

Das mag wie so oft eine Frage der Perspektive sein. 

Also, bei dem klassischen Swing-By nutzt man die Masse eines Himmelskörpers aus und die daraus entstehende Anziehungskraft (auch hier: In einer anderen Perspektive schaut auf die hervorgerufene Raumkrümmung) führt zu einer Impulsänderung eines Raumflugkörpers. Eine entgegengesetzte Impulsänderung wirkt dabei logischerweise auf den verwendeten Himmelskörper ein, die angesichts dessen Masse aber praktisch nicht messbar ist (es sei denn, der Unterschied der Massen wäre relativ klein). Bildlich gesprochen fliegt man etwa auf einen Planeten zu und lässt sich von diesem beschleunigen und steuert dann auf einem Kurs von diesem wieder weg, dass der abbremsende Effekt kleiner ist als der beschleunigende zuvor. Umgekehrt geht es natürlich auch.

Du schreibst, dass durch zartes Manövrieren unter den Stichworten "weak stability boundary" und "gravity capture" ebenfalls Impulsänderungen zu erzielen sind. Ich muss dir natürlich (und den meisten anderen hier auch nicht) erzählen, dass der alte Großmutterspruch "Von nichts kommt nichts!" in der Physik immer und überall seine Gültigkeit behält. Es muss also etwas geben, dass bei einem solchen Manöver den Impuls zur Verfügung stellt. Von der Anschauung her können es nur die beteiligten Himmelskörper sein, oder?

Mal eine andere Betrachtung auf die Bedingungen in der Nähe von Lagrange-Punkten: Diese Punkte (zumindest L₁ - L₃) gelten ja als "selbstreinigend", da sich auf Dauer keine Körper in ihrem Orbit halten können. Bei einem Planeten, Mond oder Asteroiden können prinzipiell zwei Dinge geschehen, wenn sich ein kleines Objekt in deren Nähe befindet. Sie können davon geschleudert werden oder sie können auf den Himmelskörpoer stürzen. Soweit ich das eben verstehe, ist das bei einem Lagrange-Punkt genauso, nur dass es dort nichts gibt, mit dem dieses kleine Objekt kollidieren könnte. Stürzt also etwa eine Raumsonde auf einen Lagrange-Punkt zu, so wird sie diesen mehr oder weniger dicht passieren und sich dann auf der "anderen Seite" von ihm entfernen. Oder ist an dieser Vorstellung etwas grundlegend falsch? 

Also, bei dem klassischen Swing-By nutzt man die Masse eines Himmelskörpers aus und die daraus entstehende Anziehungskraft (auch hier: In einer anderen Perspektive schaut auf die hervorgerufene Raumkrümmung) führt zu einer Impulsänderung eines Raumflugkörpers. Eine entgegengesetzte Impulsänderung wirkt dabei logischerweise auf den verwendeten Himmelskörper ein, die angesichts dessen Masse aber praktisch nicht messbar ist (es sei denn, der Unterschied der Massen wäre relativ klein). Bildlich gesprochen fliegt man etwa auf einen Planeten zu und lässt sich von diesem beschleunigen und steuert dann auf einem Kurs von diesem wieder weg, dass der abbremsende Effekt kleiner ist als der beschleunigende zuvor. Umgekehrt geht es natürlich auch.

Wenn der Himmelskörper in bezug auf das Raumfahrzeug still stehen würde hast Du nix gewonnen um den gleichen Faktor den das Raumfahrzeug bei annäherung
beschleunigt wird wird es bei entfernung auch wieder verlangsamt.
Man überträgt Bahnimpuls des Himmelskörpers auf das Raumfahrzeug oder umgekehrt und je höher das Massenverhältnis ist umso effektiver läuft das ganze ab für den kleineren Körper ab.
Wenn eine Raumsonde beim Jupiter z.B. schwung holt, klaut sie diesem etwas Bahngeschwindigkeit weshalb man soweit ich weiß
die Sonne nicht dafür nutzen kann da sie für uns ja sozusagen "still steht", es sei denn man würde von außerhalb auf das System zufliegen.

Diese Punkte (zumindest L1 - L3) gelten ja als "selbstreinigend", da sich auf Dauer keine Körper in ihrem Orbit halten können.

Deshalb auch mein Gedanke ob die Sonne auch L1/L2 ähnliche Zonen in einigen Lichttagen entfernung hat und diese Kometen in der Oortschen Wolke auf ihren Bahnen stören könnten.