Warum startet eine Rakete senkrecht?
Hallo,
immer wenn man sich Videos von Raketenstarts ansieht, sieht man zugleich wie viel Treibstoff allein schon beim Start verbrannt wird (bzw. man weiß es einfach). Das liegt ja zum Teil an der Schwerkraft im Zusammenhang mit dem Gewicht.
Doch warum startet man die Rakete senkrecht vom Erdboden? Würde es nicht wesentlich mehr Treibstoff sparen, wenn man die Rakete schräg starten würde?
7 Antworten
Hallo!
Ich kann dir jetzt keine hochwissenschaftliche Antwort auf die Frage geben, aber ich hoffe eine halbwissenschaftliche tut es auch :)
Beim Zünden des Treibstoffes (wobei es sich um ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch handelt) wird die in dem Stoffgemisch enthaltene Energie nutzbar gemacht. Eine Kraft, die in Richtung des Erdbodens wirkt trifft somit auf. nach dem dritten Newton'schen Axiom erzeugt diese eine Gegenkraft, welche für das Abheben der Rakete vom Erdboden, also das Überwinden der Gravitation verantwortlich ist.
Das schräge Starten würde insofern keinen Sinn ergeben, als dass der Weg, den die Rakete bis zum Austritt aus der Atmosphäre zurücklegen müsste, nur unnötig verlängert wird, die aufgewandte Energie aber größer ist. Energie ist nur da, wo Kraft und Weg gleichgerichtet sind. Das heißt für unser Beispiel mit der Rakete, dass du nur für den Weg, den du entgegen der Erdanziehung zurücklegst, Energie aufwenden musst. Die aufgewandte Energie ist somit - egal ob bei der senkrecht- oder schrägstartenden Variante- erstmal gleich. Der durch einen schrägen Start bedingte längere Weg aber benötigt- durch atmosphärische Reibung- vielmehr Energie als der direkte senkrechtstartende Weg, da Reibung bzw. Widerstand unabhängig von der Richtung ist, sondern überall gleich gilt. Daher ist ein kürzerer Weg sinnvoll, wenn man Energie und damit Treibstoff und damit wiederum Gewicht, dass man für Forschungsgeräte braucht, sparen möchte. Deshalb starten Raketen senkrecht.
Ich hoffe dass das nachvollziehbar ist und dass ich deine Frage zufriedenstellend beantworten konnte :)
ich denke beim senkrecht starten spielen auch technische aspekte eine rolle, denn gegen die Begründung mit dem luftwiderstand spricht, dass die Rakete ziemlich direkt nach ihrem start schräg weiter steigt und dabei den längeren weg durch die bremsende Atmosphäre in Kauf nimmt
Mehr user von deinem Schlag und Gutefrage wäre ein ernst zunehmendes Forum xD
Dem widerspricht aber, das gerade neuere Konzepte, die ja vor allem auf Wirtschaftlichkeit getrimmt sind, von einem waagerechten Start ausgehen, allerdings nicht vom Boden aus, sondern von einem Trägerflugzeug in mehreren tausend Metern Höhe. Dennoch finden alle Starts waagerecht statt, das scheint also die ökonomischere Weise zu sein...
Immerhin wird dabei Auftriebskraft ohne "Energieverbrauch" allein durch Atmosphäre und Flügel erzeugt, welche bei einer ballistischen Rakete verschwendet wird...
Es geht letztlich um die Energie die frei gesetzt werden muss um die Rakete in eine gewisse Höhe zu bringen. Die Energie befindet sich im Treibstoff, ist natürlich begrenzt und wird in Höhen- und Geschwindigkeitsenergie umgewandelt. Stell dir mal einen Pfeil in einem Bogen vor. Wenn du diesen mit wenig Kraftaufwand möglichst hoch schießen möchtest richtest du ihn selbstverständlich senkrecht nach oben. (selbst wenn du den Pfeil in der Luft lenken könntest würde er letztlich auf die gleiche Höhe hinaus laufen) Was du meinst ist, dass die Rakete schneller beschleunigen würde wenn man sie in einem Winkel <90° starten würde. Das wäre auch der Fall da die Kraft aus dem Triebwerk mehr zum Tragen käme, die Gravitation nicht senkrecht zu ihr gerichtet wäre. Eine schnelle Rakete allein reicht aber nicht um die Atmosphäre zu verlassen, denn sie muss ja auch in die richtige Richtung um an Höhe zu gewinnen. Es läuft letztlich also darauf hinaus, dass es energietechnisch egal ist wie die Rakete beim Start ausgerichtet ist.
Wie schon erwähnt wurde, gehts hier um den zurückzulegenden Weg. Ein schräger Start bedeutet einen deutlich längeren Weg in der bremsenden Atmosphäre und eine deutlich langsamere Entfernung von der Masse der Erde. Eine solche Rakete würde wegen ihres höheren Brennstoffbedarfs soviel wiegen, dass sie nie abheben könnte.
Sie braucht aber außer Schub in Flugrichtung auch Auftrieb in Gegenrichtung zur Erdanziehungskraft (bei einem Flugzeug die Tragflächen). Sie bräuchte also Flügel, und selbst dann erhält sie den eben ab einer gewissen Höhe aufgrund der fehlenden Atmosphäre nicht mehr, spätestens dann müsste sie den Auftrieb ebenfalls durch die Triebwerke herstellen...
Weil diese riesen "Rakete" eigentlich nur der Treibstofftank ist.
Wenn sie schräg startet, ist die Wegstrecke in die Atmosphäre vieeeel länger - also auch mehr Treibstoffbedarf etc....
Naja, sie würde dafür doch wesentlich schneller beschleunigen, sodass sie sich doch schneller von der Erde entfernt.