Raumfähren Start und Landung

Mathias

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Wieso baut man keine Raumfähren, welche wie die Concord starten und erst in grosser Höhe das Raketentriebwerk zünden ?
So viel ich weis braucht ja der Start am meisten Energie.

Wieso kann eine Raumfähre nicht mit geringerer Geschwindigkeit in die Atmosfähre eindringen, so das es nicht soviel Reibungswärme gibt ?
 

AndreR

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Das frage ich mich auch. Diese Raketen verplempern doch unglaublich viel Treibstoff bereits auf der Erde (siehe riesige Explosionswolke). Warum bindet man die Raumfähre nicht an ein Überschallflugzeug und lässt diese auf 20 oder 30 Kilometer Höhe rauf? Von da an sollten die Energieaufwendungen doch viel geringer sein, als dieses Ding senkreht hoch zu katapultieren.

Macht es nicht diese kleine kommerzielle Raumfähre so (erster privater Raumflug), indem man sie mit nem Flugzeug hochschleppt und dann ausklinkt?
 

mac

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Hallo Mathias,

die Energie die beim Start verbraten wird, wird zum größten Teil dafür gebraucht, die Raumfähre auf die nötige Höhe zu ‚heben‘.

Das geht nur durch ihre Geschwindigkeit.

Eine Verzehnfachung ihrer Geschwindigkeit verbraucht (ohne Luftreibung) 100 mal soviel Treibstoff. Dieser Treibstoff muß aber schon beim Start mit hoch gehoben und ebenso mit beschleunigt werden.

Würde man jetzt auch noch den Treibstoff mitnehmen müssen, der für eine Abbremsung auf Geschwindigkeiten ohne nennenswerte Luftreibung nötig wäre, dann wäre das jetzt ohnehin schon monströse Raumfahrzeug geradezu niedlich klein, verglichen mit dem, was bei Deiner ‚Vorstellung‘ in den ‚Himmel‘ transportiert werden müßte.

Herzliche Grüße

MAC
 

pinkshark

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Irgendwie kann ich mich erinnern das im Laufe der letzten 12 Monate erwähnt wurde das seit ca 10 Jahren ein deutscher Wissenschaftler ein geändertes Anflugverfahren vorgeschlagen hatte.
Kann den Artikel leider nicht finden. Ein sehr bekannter Mathe / Physik Professor.

Und wie bei einem Kiselstein liesse sich bestimmt ein mehrfaches Eintauchen realisieren um die Temperaturen niedriger zu halten.
hat aber bestimmt auch Nachteile !
 

jonas

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Und wie bei einem Kiselstein liesse sich bestimmt ein mehrfaches Eintauchen realisieren um die Temperaturen niedriger zu halten.
hat aber bestimmt auch Nachteile !
Ja, und zwar den, dass man beim ersten Aufschlag in den Weltraum hinauskatapultiert wird, um dann beim nächsten Aufschlag in einem zu steilen Winkel einzutauchen. Und das heisst dann adios muchachos.
 

Bynaus

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Nichtdestotrotz, solche luftatmenden Raumfahrzeuge wurden, nicht zuletzt in Deutschland, oft angedacht oder sogar geplant. Man denke an das National Space Plane der USA oder das Sänger-Flugzeug Deutschlands. Der Ansatz ist also nicht ganz abwegig - auch Scaled Composites, welche das kommerzielle SpaceShipTwo baut, setzt hier an - SpaceShipThree, das angedachte Orbitalflugzeug, würde dann genauso aus der Luft starten. Auch die Sache mit dem mehrfachen Eintauchen wurde schon öfters angedacht: die Idee ist, dass wenn man den Einfallswinkel ohnehin schon so genau planen muss, dass man nicht zu steil und nicht zu flach eintaucht, dann kann man ihn auch so planen, dass man bloss ein bisschen eintaucht, gleich wieder raus, dann wieder rein, etc etc - eben wie bei einem Stein, der über die Wasseroberfläche springt, wenn er genau den richtigen Winkel hat.
 

spicy

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Dann gäbe es ja noch die Möglichkeit einer stratosphärischen Plattform...
Ein Turm, mit einer Höhe von 50 km ist nach Angaben der Nasa längst realisierbar und würde eine ganze Reihe von Möglichkeiten eröffnen, nicht bloß als Weltraumbahnhof Nutzen bringen!

Viele Grüße!
 

jonas

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Ein Turm von 50 km Höhe würde nichts bringen. Die Gravitation ist auf einer solchen Plattform vernachlässigbar geringer als auf der Erdoberfläche.
 

Bynaus

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Ich glaube, er meint den Space Pier. Das wären dann eher 100 km, und so bald wird man so ein Teil auch nicht bauen.

Es geht dabei aber weniger darum, bei weniger Gravitation zu starten, sondern darum, die Troposphäre per Lift zu durchqueren und dann direkt im Vakuum ins All zu starten, u.U. sogar ohne Raketenantrieb, nur mit einem magnetischen Beschleuniger.
 

MichaMedia

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Fahrstuhl des Grauens...

Material und Technik ist leicht zu realisieren, Hauptfaktor bleibt neben den Finanzen, die Wartung.

Wir bauen einen Turm, 6x größer als der größte Berg, schon ein Gebäude von 1000m müsste sich finanziell lohnen. Die ganze Konstruktion würde mehr kosten als einige herkömmliche Starts, wenn sich das später nicht rentiert, wird auch nichts daraus. Denn auch die Wartung wird beachtlich aufwendiger und somit Teurer. Einziger Vorteil ist, dass eben mehr Starts etc. ablaufen können, dafür muss Bedarf bestehen.
Die einzige Möglichkeit sehe ich bei sowas, dass es auch für Tourismus genutzt wird um es mit zu finanzieren.
Nur zu welchem Preis, zu hoch, fahren wenige, etwas billiger fahren mehr, aber es müssten schon zahlreiche Fahrten sein und dennoch nicht zu Preisen wie nach Mallorca, dazu kommt ja auch das drum herum (Sicherheit, Verpflegung, Medizin...).
Letztendlich würde das ganze aus Kostenfragen und Folgekosten nicht realisierbar sein, aber lassen wir uns überraschen.

Gruß Micha
 

AdMon

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die Energie die beim Start verbraten wird, wird zum größten Teil dafür gebraucht, die Raumfähre auf die nötige Höhe zu ‚heben‘.

Das geht nur durch ihre Geschwindigkeit.

MAC

Hallo Mac,

von welcher Geschwindigkeit redest Du?

Vorausgesetzt, er hätte genug Treibstoff zur Verfügung, könnte sich dann nicht ein Flugkörper, sagen wir mal mit konstant 5 km/h von der Erde entfernen?

Wenn Du die Fluchtgeschwindigkeit meinst, dann hatte ich die bisher so verstanden, dass es die Geschwindigkeit ist, mit der ein Massezentrum umkreist werden muss, um soviel Fliehkraft zu erzeugen, dass dessen Kraftfeld überwunden wird - also mit 11 Km/s im Falle der Erde. Warum ist es nicht möglich die Energie, die ich zum Erreichen der Fluchtgeschwindigkeit benötige, in eine radiale, sozusagen geradlinige Fortbewegungsrichtung zu stecken (Sonne - Erde - Flugkörper immer in einer Linie wärend er sich entfernt). Welchen Einfluss hat die Erdrotation selbst auf den sich entfernenden Flugkörper - wird dieser gezwungen die Erdrotation nachzuvollziehen oder dreht sich die Erde einfach unter ihm hinweg?

Hab leider keine Ahnung von der Mechanik, die hier Zugrunde liegt.

Ich bedanke mich schonmal für eventuelle Antworten.
AdMon
 
Zuletzt bearbeitet:

jonas

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Hi AdMon
Vorausgesetzt, er hätte genug Treibstoff zur Verfügung, könnte sich dann nicht ein Flugkörper, sagen wir mal mit konstant 5 km/h von der Erde entfernen?
Klar könnte er das, genauso wie er auch schlicht einen Meter über der Erde schweben könnte, bis ihm der Treibstoff ausgeht.

Die Fluchtgeschwindigkeit ist definiert als die Geschwindigkeit, die ein Körper haben muss, um von der Oberfläche für immer zu verschwinden ohne danach nochmal beschleunigen zu müssen.

Nun kann man aber eine Rakete nicht von Null auf 11,2 km/s innerhalb einer Millisekunde beschleunigen. Sie könnte die Fluchtgeschwindigkeit erst - sagen wir mal - in 100 km Höhe erreichen. In dieser Höhe ist, aufgrund der jetzt etwas grösseren Entfernung vom Erdmittelpunkt, also dem Gravitationszentrum, die nötige Fluchtgeschwindigkeit bereits etwas geringer, grob geschätzte 11,19999 km/s :D

Wenn die Rakete diese Geschwindigkeit nun also nach hundert Kilometern Höhengewinn erreicht hat, dann kann sie ihren Antrieb stoppen und wird erst in unendlicher Entfernung von der Erde (relativ zu ihr) zum Stillstand kommen.

Wenn Du die Fluchtgeschwindigkeit meinst, dann hatte ich die bisher so verstanden, dass es die Geschwindigkeit ist, mit der ein Massezentrum umkreist werden muss, um soviel Fliehkraft zu erzeugen, dass dessen Kraftfeld überwunden wird - also mit 11 Km/s im Falle der Erde.
Die Geschwindigkeit, die nötig ist um in einem stabilen Orbit um das Massezentrum auf ewig herumzufallen ist deutlich geringer als die Fluchtgeschwindigkeit. Man bleibt dabei ja quasi per Traktorstrahl gefangen und flieht nicht weiter ;) Irgendein Herr Kepler hat da mal was dazu geschrieben, und soweit ich weiss hat auch ein Herr Newton seinen Senf dazu gegeben. Bin jetzt zu faul zum suchen ;)

Welchen Einfluss hat die Erdrotation selbst auf den sich entfernenden Flugkörper - wird dieser gezwungen die Erdrotation nachzuvollziehen oder dreht sich die Erde einfach unter ihm hinweg?
Wenn ein Körper von der Erdoberfläche aus startet hat er zunächst einmal einen Drehimpuls, den er von seinem Aufenthalt auf der sich drehenden Erde mitnimmt. Wie beim Eiskunstläufer, der nach einer Pirouette seine Arme wieder ausstreckt und langsamer wird, würde auch eine Rakete mit steigender Höhe sich langsamer drehen, bzw die Winkelgeschwindigkeit nimmt ab (vgl. Kepler Gesetz: In gleichen Zeitintervallen werden gleiche Kreissegmentflächen überstrichen). Die Erde würde bei konsequent senkrechtem Aufstieg also beginnen sich unter der Rakete allmählich wegzudrehen.

Bei realen STarts von Raketen versucht man daher möglichst viel von dem "Schwung" der Erddrehung mitzunehmen, und der ist am Äquator am grössten. Daher hat Europa seinen Raumbahnhof auch nicht im Flughafen Frankfurt am Main oder Heathrow, sondern in Kourou, die USA nicht in Chicago O'hare, sondern an der Südspitze von Florida, und Russland nichtmal mehr auf eigenem Territorium, sondern in einem südlichen Teil von Kasachstan.

Hab leider keine Ahnung von der Mechanik, die hier Zugrunde liegt.
Wie gesagt, die Hintergründe sind die Keplerschen Gesetze. Da kannst Du Dich mal reinwühlen :)
 

AdMon

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Hallo Jonas,

vielen Dank für Deine ausführliche Antwort!

Ich habe das mit der Fluchtgeschwindigkeit leider noch nicht ganz verstanden.
Ist die Fluchtgeschwindigkeit die Geschwindigkeit relativ zum Massezentrum (wobei ein die Erde umkreisender Orbiter die Relativgeschwindigkeit 0 hat)?
Kann ich das so verstehen, dass ein antriebsloser Flugkörper, beispielsweise ein Meteorit, mit mindenstens 11,2 km/s an der Erde vorbeifliegen muss, um nicht von ihr "eingefangen" zu werden.
Ich verstehe aber nicht, wieso sich eine Rakete mit 11,2 km/s von der Erde entfernen muss, damit sie es schafft, aus dem Gravitationstopf rauszukommen - im Gegensatz zum Meteorit hat sie doch einen Antrieb.

Kann man also sagen, dass es, jetzt rein physikalisch gesehen, nicht geschwindigkeits-, sondern antriebsabhängig ist, ob ein Körper das Schwerkraftfeld verlassen kann - also die Aussage, dass es nur über die Geschwindigkeit geht, physikalisch falsch ist, aber richtig, weil wir im Moment die Antriebstechnologie nicht haben (oder nicht genug Treibstoff mit uns führen können), um uns mit gemütlicherer Geschwindigkeit von der Erde zu trennen?

Gruß
AdMon
 

pauli

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Sie könnte die Fluchtgeschwindigkeit erst - sagen wir mal - in 100 km Höhe erreichen. In dieser Höhe ist, aufgrund der jetzt etwas grösseren Entfernung vom Erdmittelpunkt, also dem Gravitationszentrum, die nötige Fluchtgeschwindigkeit bereits etwas geringer, grob geschätzte 11,19999 km/s
Das bezogen auf dein Beispiel bedeutet, die Rakete müsste jahrelang mit 5km/h "steigen", bis sie die notwendige Entfernung ("Höhe") erreicht hat, bei der die Fluchtgeschwindigkeit 5km/h beträgt, erst dann kann sie die Triebwerke abschalten ohne zur Erde zurückzufallen.

Hier hast du noch was interessantes zu Fluchtgeschwindigkeiten.
 

AdMon

Registriertes Mitglied
danke Pauli.
In dem Wiki Beitrag wird die Fluchtgeschwindigkeit auch als zweite kosmische Geschwindigkeit bezeichnet, die sich von der ersten kosmischen Geschwindigkeit, der Kreisbahngeschwindigkeit, die einen stabilen Orbit gewährleistet, lediglich im Betrag unterscheidet und darin, dass beim Erreichen desselben, die geschlossene Umlaufbahn in einer Parabel verlassen wird. Ich darf mir das also nicht so vorstellen, wie einen Fahrradfahrer, der mit entsprechend viel Schwung den Berg hinaufrollt, sondern eher wie eine Kugel, die man in einer flachen Schüssel herumschleudert, bis sie hinauskatapultiert wird. Das heist also, die Fluchtgeschwindigkeit ist eine Kreisbahngeschwindigkeit + x mit einer zum Massezentrum nicht senkrechten, sondern parallelen Beschleunigungsrichtung.

Kann man das so stehen lassen?

AdMon
 
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