Hohmann-Transfer-Rechner

Zeig dein Triebwerk direkt auf den Mars und du kommst kaum schneller an — die Intuition versagt hier, weil nicht die Richtung zum Ziel, sondern die Geschwindigkeit die Bahn bestimmt. Eine radiale Zündung (direkt nach außen) arbeitet größtenteils gegen die Schwerkraft und wird sofort wieder eingefangen, ohne die Bahnenergie nennenswert zu ändern. Eine prograde Zündung (in Bewegungsrichtung) erhöht diese Energie direkt und dehnt den Kreis zur Ellipse, die das Ziel erreicht — am effizientesten genau an der Periapsis, wo man bereits am schnellsten unterwegs ist (Oberth-Effekt: dasselbe Δv liefert mehr kinetische Energie, wenn es bei höherer Geschwindigkeit hinzugefügt wird). Deshalb sind beide Zündungen eines Hohmann-Transfers tangential, niemals radial.

Ein Hohmann-Transfer fliegt nie geradewegs zum Ziel. Das Raumfahrzeug zündet einmal, um seine Kreisbahn zu einer Ellipse zu dehnen, die die Zielbahn gerade eben berührt, gleitet mit abgeschaltetem Triebwerk bis zur Hälfte und zündet dann erneut, um in den neuen Kreis einzuschwenken. Es ist die treibstoffsparendste Route mit zwei Brennphasen zwischen Kreisbahnen — man tauscht schlicht Geschwindigkeit gegen Ersparnis. Ein Sprung von LEO nach GEO kostet rund 3.9 km/s Δv, braucht aber über fünf Stunden freies Gleiten.

Man würde erwarten, dass ein größerer Umweg mehr Treibstoff frisst — doch nicht immer. Ist die Zielbahn mehr als etwa 11.9× größer als die Startbahn, kann ein bielliptischer Transfer mit drei Brennphasen — der weit über das Ziel hinaus und wieder zurück führt — insgesamt weniger Δv benötigen als der direkte Hohmann-Transfer. Der Ausschwung zu einem sehr hohen Wendepunkt, wo die Bahngeschwindigkeit gering ist, macht das dortige Zwischenmanöver erstaunlich billig, und diese Ersparnis kann den zusätzlichen Anschub nach außen überwiegen. Der Haken: Die landschaftliche Route dauert oft ein Vielfaches länger.