Hohmann-Transfer

Der Hohmann-Transfer ist ein orbitales Manöver, das ein Raumschiff mit minimalem Treibstoffverbrauch von einer kreisförmigen Umlaufbahn auf eine andere bringt. Es besteht aus zwei Triebwerksstößen (Burns): Der erste schickt das Raumschiff auf eine elliptische Transferbahn, der zweite zirkularisiert die Bahn am Zielpunkt.

Das Konzept wurde 1925 vom deutschen Ingenieur Walter Hohmann in seinem Buch 'Die Erreichbarkeit der Himmelskörper' beschrieben. Es ist die treibstoffeffizienteste Methode für Transfers zwischen zwei koplanaren Kreisbahnen, solange das Verhältnis der Bahnradien unter 11,94 liegt.

Für einen Hohmann-Transfer von der Erdumlaufbahn zum Mars benötigt ein Raumschiff ein Delta-v von etwa 3,6 km/s und ist rund 8–9 Monate unterwegs. Günstige Startfenster öffnen sich alle 26 Monate, wenn Erde und Mars die richtige relative Position haben (synodische Periode).

Für eiligere Transfers gibt es Alternativen: Bi-elliptische Transfers (effizienter bei großen Radiusunterschieden), Lambert-Transfers (flexiblere Startzeiten) und Low-Energy-Transfers über Lagrange-Punkte (extrem sparsam, aber sehr langsam). Moderne Missionen kombinieren oft Hohmann-artige Transfers mit Gravity Assists.

Gerade die starre Kopplung an die Startfenster prägt die gesamte Logik bemannter Marsmissionen. Weil sich Erde und Mars nur alle gut zwei Jahre in der richtigen Stellung für einen energiesparenden Transfer befinden, lässt sich eine Reise nicht beliebig ansetzen, und auch die Rückkehr muss auf das nächste passende Fenster warten. Daraus folgt, dass eine Marsexpedition entweder nur kurz auf der Oberfläche bleibt und rasch zurückfliegt, oder über ein Jahr wartet, bis sich das Fenster erneut öffnet. Die meisten realistischen Missionspläne setzen auf die lange Variante mit einem Aufenthalt von über einem Jahr, weil der kurze Aufenthalt paradoxerweise mehr Treibstoff verschlingt. Der Hohmann-Transfer ist damit nicht bloß eine technische Bahnberechnung, sondern bestimmt den ganzen Rhythmus einer Mission, also die Vorratsplanung, die Strahlenbelastung und die psychische Belastung der Crew. Schnellere, treibstoffintensivere Bahnen oder neue Antriebe wie der nuklearthermische Antrieb könnten diese starre Taktung künftig lockern und die Reise unabhängiger von der Himmelsmechanik machen.