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Wie bewegt sich eine Rakete im Weltall vorwärts?

gefragt von reflex am 10.07.2009 um 11:39 Uhr

Da im Weltall ein Vakuum herrscht, frage ich mich, wie sich die Rakete mittels Düsenantrieb fortbewegen kann. Normalerweise muss ja ein Widerstand vorhanden sein (wie z.B. die Luft), damit sich die Rakete überhaupt bewegen kann.


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mani08
beantwortet von mani08 am 10. Juli 2009 11:51
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Hallo,

In einer Atmosphäre können Objekte fliegen, weil sie die Gesetze der Strömungsmechanik ausnutzen. Das Objekt benötigt Tragflächen. Diese Tragflächen sind so beschaffen, dass die Luft, die oberhalb der Tragfläche vorbeiströmt, einen längeren Weg zurücklegen muss als die Luft, die unterhalb der Tragfläche vorbeiströmt. Dadurch kommt es zum einer Kraft, die die Tragflächen nach oben zieht. Diese Kraft hebt die nach unten ziehende Schwerkraft auf.

Zum Vorwärtskommen kann man Propeller verwenden. Das sind eigentlich Luft-Schaufeln. Düsentriebwerke leisten im wesentlichen dieselbe Arbeit.

Im Weltraum, also ohne Atmosphäre, funktioniert jedes Treibwerk aufgrund der Impulserhaltung. Das ist ein fundamentales physikalisches Gesetz. Der Impuls p ist das Produkt aus Masse m (in Kilogramm kg) und Geschwindigkeit v (in m/s Meter pro Sekunde): p = m * v.

Selbstverständlich funktioniert dieses Prinzip überall, also auch in der Atmosphäre.

Nehmen wir an, im Weltraum ruht eine Rakete (also Geschwindigkeit v0 = 0), deren Masse m0 aus zwei Anteilen besteht: Nutzlast m1 und Treibstoff m2, also m0 = m1 + m2.

Sie hat dann den Impuls p0 = m0 * v0 = 0 (identisch Null). Das wird sich auch niemals ändern!

Wenn nun die Rakete ihren Treibstoff m2 mit der Geschwindigkeit v2 wegstößt, bewegt sich die Nutzlast m1 mit der Geschwindigkeit v1 in Gegenrichtung:

Die Impulserhaltung definiert den Zusammenhang: m1 * v1 + m2 * v2 = p0.

Es kommt im Weltraum also darauf an, möglichst viel Impuls mit dem Treibstoff zu erzeugen. Das kann man erreichen durch das Ausscheiden von viel Masse oder durch das Abstoßen des Treibstoffes mit hoher Geschwindigkeit.

Sieh Dir mal die alte Saturn V-Rakete an: 110 Meter hoch, voller Treibstoff, obendrauf eine kleine Kapsel als Nutzlast. Da wurde viel Masse ausgestoßen.

Sieh Dir das modernere Space Shuttle an: untergefähr halbe-halbe zwischen Treibstoff und Nutzlast. Dort wird mit mehr Geschwindigkeit gearbeitet.

Für die Zukunft sucht man Triebwerke, die möglichst hohen Impuls bei möglichst niedrigem Massenausstoß erzeugen. Man möchte also keine riesige Rakete voller Treibstoff, sondern eine Rakete mit überwiegend Nutzlast haben.

Du willst ja auch keinen Sattelschlepper voller Benzin haben, damit Du zur Arbeit kommst ...

Wenig Treibstoffmasse, aber hoher Impuls bedeutet hohe Austrittsgeschwindigkeit v des Treibstoffes. Die kinetische Energie E des Treibstoffes ist E = 1/2 * m * v². Doppelt so hohe Geschwindigkeit bedeutet also vierfach höheren Energie-Aufwand.

Bisher gewinnt man diese Energie aus chemischer Verbrennung, z.B. von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser.

Aber man befindet sich inzwischen am oberen Limit dessen, was chemische Prozesse ermöglichen.

Kernenergie erlaubt dagegen etwas eine Millionen mal mehr Energie (pro Kilogramm "Brennstoff").

Man müsste also einen Kernreaktor in der Rakete haben, der seine Energie dem Treibstoff überträgt, z.B. durch Teilchenbeschleunigung.

Das geht im Prinzip schon. Allerdings gibt es noch erhebliche technische Schwierigkeiten, da die pro Zeit erzeugte Masse nicht ausreicht, um die Rakete genügend schnell zu beschleunigen.

Ich hoffe, es ist einiges klarer geworden.

Tschüß, Sanctitas =:]

Quelle:http://www.astronews.com/forum/archive/index.php/t-315.html

Kommentar von 59d76a21bf35fd386daeb67c2ce119a8smallheizfeld am 19. Juli 2009 00:55

thema erschöpfend behandelt, frage verfehlt.

Das dritte Newtonsche Reaktionsgesetz bildet die Grundlage für das Rückstoßprinzip und damit für den Raketenantrieb

Kommentar von Drachentoeter am 29. Juli 2009 11:28

Mit deiner Antwort kann aber auch keiner wirklich etwas Anfangen, dann solltest du zumindest das Gesetzt auch nennen. Irgend welche Schlagworte sind auch nicht hilfreich.


Volker99
beantwortet von Volker99 am 10. Juli 2009 11:43
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Durch die nach hinten herausgeschleuderte Masse (Verbrennungsgase) Diese geben einer Rakete den Vorwärtsschub. Stell dich (40 kg) auf ein Skateboard mit einenm Medizinball (10 kg) und schmeiss den mit 40 km/h weg. Jetzt verteilt sich die energie auf den Medizinball der nach hinten fliegt, und dich, der nach vorne rollt. Rakete= Du und das Skateboard, Medizinball = Verbrennungsgase.


denjo2
beantwortet von denjo2 am 10. Juli 2009 11:41
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impulsantrieb funktioniert auch im weltall, also ja es geht

Kommentar von E64ed807ff240201b6db6fa0223a3dabsmallkrabbe22 am 10. Juli 2009 11:43

Reflex wollte aber glaub ich wissen: wie

Kommentar von 8d2d728ec4b49941dbeeeacd0b28d6a2smalldenjo2 am 10. Juli 2009 11:45

im weltall ist zwar vakuum aber es sind trotzdem teilchen da also ist er nicht ganz leer, dadurch bewegt sie sich vorwärts

Kommentar von reflex am 10. Juli 2009 11:44

Der Impulsantrieb liefert bei Google nur Sci-Fi - Beiträge zu Startrek oder dergleichen. Kannst du da genauer erklären? Wie kann ein Impuls in einem Luftleeren Raum überhaupt stattfinden?

Kommentar von 8d2d728ec4b49941dbeeeacd0b28d6a2smalldenjo2 am 10. Juli 2009 11:47

impulsantrieb ist kein sci-fi, ein raktentantrieb ist ein impulsantrieb, etwas wird hinten rausgedrückt dadurch kommt der impuls zustande und die rakete bewegt sich

Kommentar von donniedonut am 10. Juli 2009 11:50

"etwas wird hinten rausgedrückt, dadurch kommt der impuls zustande"... demnach könnte ich mich durch defäkieren also auch im Weltall fortbewegen :)

Kommentar von Cf9812bfcb632c838ad19adec8641512smallSchnulli00 am 10. Juli 2009 11:51

ja, du stößt ja Masse ab :-)

Kommentar von Cf9812bfcb632c838ad19adec8641512smallSchnulli00 am 10. Juli 2009 11:48

Du stehst mit nem Backstein im Weltraum. Du wirfst den Backstein in eine Richtung weg. Du bewegst dich nun in die entgegengesetzte Richtung. Impulserhaltungssatz

Kommentar von penthesileia am 10. Juli 2009 11:47

Kannst du erklären, warum? Diese Frage geht mir nämlich auch alle paar Jahre durch den Kopf, und die Erklärungen, die ich im Netz gefunden habe, setzen Kenntnisse voraus, die ich nicht habe.

Kommentar von 8d2d728ec4b49941dbeeeacd0b28d6a2smalldenjo2 am 10. Juli 2009 11:54

ich versuch mal was zu finden


asomy1
beantwortet von asomy1 am 10. Juli 2009 11:43
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sie bewegt sich durch die entstehende rückstoßkraft.

Kommentar von 3382fc0cb88cc510bb76467894342193smallasomy1 am 10. Juli 2009 11:45

anonym
beantwortet von Hooliance am 10. Juli 2009 11:49
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Wo ein Körper ist kann kein anderer sein lautet eine Physikalische Regel. Der Düsenstrahl der Rakete besteht ja aus "Teilchen", welche die Rakete eben verdrängen wenn man so will und sie dadurch voran schiebt. Es ist ein Bischen so als würde dir eine Stange aus dem Ar.. wachsen die dich vorran schiebt...


Kommentar von A99eba013d5ec098fbf8070e3f1303besmallVolker99 am 10. Juli 2009 12:18

so ein Quatsch, sorry. Und auch noch ein DH.Jetzt läuft wieder Jemand herum. der einen Fehlglauben hat.


2beers
beantwortet von 2beers am 10. Juli 2009 12:06
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Einmal aufgenommene Fahrt behält die Rakete dank Trägheit weitest gehend bei. Es gibt ja nichts, was abbremst - also keine Reibung. Und zusätzliches Beschleunigen, Abbremsen oder Lenken funktioniert sozusagen über das Abstrahlen bzw. Abstoßen von Teilchen. Schleudere ich einen Ball von mir weg, drücke ich mich selbst in die Gegenrichtung. Das funktioniert auch im Vakuum.

Kommentar von F09ca759cfcbccd4d36387361f1fb25asmall2beers am 14. Juli 2009 18:10

Anderes Beispiel der wirkenden Kräfte: Wenn ich aus einem Boot aussteige, schwimmt es gleichzeitig von mir weg.


mani08
beantwortet von mani08 am 10. Juli 2009 11:43
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Ein fundamentaler Satz der Physik besagt, daß in einem System der Impuls erhalten bleibt, wenn keine äußeren Kräfte wirken.

Quelle:yahoo.com


anonym
beantwortet von jofischi am 10. Juli 2009 11:44
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ein Körper bleibt in Bewegung so lange keine Kraft auf ihn einwirkt. Im Weltall wirken zwar geringe Gravitationskräfte, aber das wesentliche für eine Abbremsung den Luftwiderstand und die Reibungskräfte gibt es nicht.


fragmich3
beantwortet von fragmich3 am 19. Juli 2009 11:03
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Ist ja nicht umsonst treibstoff im tank.....^^


ReicherAlsReich
beantwortet von ReicherAlsReich am 27. Juli 2009 11:44
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Propeller drücken sich an der Luft ab. Und wenn keine Luft zum Wegdrücken vorhanden ist, schafft sich der Mensch eben etwas anderes, wovon er sich wegstoßen kann. Das sind die Verbrennungsgase einer Rakete. Denn die sind relativ zur Rakete statisch - fast.


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