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Thema: Ausrittsgeschwindikeit von chemischen Antrieben relativ zum Raumschiff?

  1. #1
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    Frage Austrittsgeschwindigkeit von chemischen Antrieben relativ zum Raumschiff?

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    Hallo Freunde,

    hier mal ein Gedankenexperiment + Frage.

    Wir beschleunigen ein Raumschiff im Weltall mit einem nuklearen Pulsantrieb (Orion-Projekt) auf 20000 km/s.

    Ist diese Geschwindigkeit erreicht, stoppen wir den nuklearen Pulsantrieb und zünden einen chemischen Antrieb, der an einer Düse eine Austrittsgeschwindigkeit von 4 km/s erreicht.

    Beschleunigt das Raumschiff jetzt weiter, weil die Austrittsgeschwindigkeit RELATIV zum Raumschiff größer ist oder erfolgt keine Beschleunigung mehr, da die Geschwindigkeit des Raumschiffs ja schon viel höher als die Austrittsgeschwindigkeit (Düse) ist und es somit keinen weiteren Impuls (in Flugrichtung) gibt?

    Wer kann man diese Frage beantworten?

    Vielen Dank schonmal!

    Gruß Matthias
    Geändert von Ionit (20.07.2018 um 13:07 Uhr)

  2. #2
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    Man beantwortet die Frage am einfachsten im Schwerpunktsystem des Raumschiffs: Nachdem das
    Raumschiffs eine Geschwindigkeit von 20000 km/s relativ zum Startsystem erreicht hat, wird der erste Antrieb abgeschaltet, der zweite gestartet, und somit Treibstoff mit 4 km /s relativ zum Raumschiff ausgestoßen; relativ zum Startsystem wird der Treibstoff dagegen mit (20000 - 4) km/s ausgestoßen.

    Aufgrund der Impulserhaltung vom Impuls(Raumschiff) plus Impuls(Treibstoff) muss das Raumschiff bezogen auf sein voriges Ruhesystem demnach weiter beschleunigen. Und natürlich beschleunigt es dann auch bzgl. des Startsystems.

    Gruß
    Tom

    «Hier konnte niemand sonst Einlaß erhalten, denn dieser Eingang war nur für dich bestimmt. Ich gehe jetzt und schließe ihn.»

  3. #3
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    Hallo TomS,

    vielen Dank für die Antwort. Das heißt also, dass auch ein chemischer Antrieb ein Raumschiff im Vakuum auf relativistische Geschwindigkeiten bringen könnte (wenn der Tank groß genug wäre) obwohl die Austrittsgeschwindigkeit an der Düse nur einen Wert von 4km/s erreicht?

    Das war mir bisher nicht bewußt (ich dachte bisher, dass das Raumschiff auf maximal Austrittsgeschwindigkeit (Düse) kommen kann).

    Danke für die Aufklärung.
    Geändert von Ionit (20.07.2018 um 14:29 Uhr)

  4. #4
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    Dann käme man mit einem chemischen Antrieb nicht einmal in den Erdorbit (8 km/s)...

    Rein theoretisch kann man mit jedem Antrieb beliebig nahe an c heran - praktisch ist es mit einem chemischen Antrieb unmöglich, weil man das ganze Universum als Reaktionsmasse bräuchte.

  5. #5
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    Zitat Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen
    ... weil man das ganze Universum als Reaktionsmasse bräuchte.
    und mit beschleunigen müsste.

    Herzliche Grüße

    MAC

  6. #6
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    Für die erreichbare Geschwindigkeit v(m) in Abhängigkeit von Nutzlast m, Treibstoff mu sowie effektiver Ausstoßgeschwindigkeit u gilt
    $$v(\mu) = u \cdot \ln\left(1+\frac{\mu}{m}\right)$$

    Kennt man umgekehrt die Nutzlast m, die Zielgeschwindigkeit v sowie u, so folgt die benötigte Treibstoffmasse
    $$\mu(v) = m\,\cdot e^{v/u} - m$$

    Wenn man relativistische Effekte berücksichtigt, wird die erste Gleichung zu

    $$\frac{v(\mu)}{c} = \text{tanh} \frac{u}{c} \ln\left(1+\frac{\mu}{m}\right)$$

    modifiziert.
    Gruß
    Tom

    «Hier konnte niemand sonst Einlaß erhalten, denn dieser Eingang war nur für dich bestimmt. Ich gehe jetzt und schließe ihn.»

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