wieso benötigt werden ca. 40000 km/h benötigt um die Erdanziehungskraft zu überwinden und nicht mit einem Antrieb der wesentlicher langsamer ist?

Hallo wolframvogt,

Du hast völlig recht: man könnte das Schwerefeld der Erde auch mit einer erheblich niedrigeren Geschwindigkeit verlassen.

Um das zu verstehen schauen wir uns einmal an, was denn diese 40 000 km/h (oder 11,2 km/s) eigentlich sind:

Das ist die sogenannte zweite kosmische Geschwindigkeit - die Geschwindigkeit, die man einem Objekt durch einmaligen Kraftstoß mitgeben muss, damit er das Schwerefeld der Erde vollständig verlassen kann.

Wenn sich der Körper aus dem Schwerefeld herausbewegt wird ja ständig kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt - oder anders gesagt: Weil er die Schwerkraft überwinden muss, wird der Körper beim Aufsteigen durch die Schwerkraft gebremst und dadurch langsamer.

Gibt man ihm also nur 1x einen "Schubs", muss der Körper am Anfang ausreichend schnell sein, damit der Schwung zum Verlassen des Schwerefeldes reicht. Wie schnell verrät uns die 2. kosmische Geschwindigkeit.

Und ja, klar, könnte ich statt einem einmaligen "Schubs" beim Start auch einen Antrieb einbauen, der ständig Antriebskraft liefert. Auf diese Weise könnte mein Antrieb permanent ausgleichen, was mein Körper an Geschwindigkeit beim Verlassen des Schwerefeldes "bezahlen" muss. Mit einem solchen Antrieb, der mein Raumschiff auf einer konstanten Geschwindigkeit hält, kann ich also sehr wohl mit einer erheblich niedrigeren Geschwindigkeit das Schwerefeld der Erde verlassen. Der Unterschied ist aber, dass ich über eine erheblich längere Zeit Leistung erbringen muss.

Bei Raketen wählt man üblicherweise die "Einmalschub"-Variante. Das birgt den Vorteil, dass ich den Treibstoff beim Start recht schnell verbrauche und dann nicht mehr mitschleppen muss. Das Objekt, das das Schwerefeld überwindet, wird also beim Start schnell leichter. Letztlich braucht man so mit herkömmlichen Raketentriebwerken weniger Treibstoff, als wenn man eine niedrigere Geschwindigkeit über längere Zeiträume aufrecht erhalten wollte.

Die in der Entwicklung befindlichen Ionentriebwerke mögen hier den Weg in eine andere Richtung ebnen.

Grüße

Weil die Erdanziehung mit der entsprechenden Fliehkraft überwunden wird und damit mit der Fluchtgeschwindigkeit. Siehe dazu https://de.wikipedia.org/wiki/Fluchtgeschwindigkeit_(Raumfahrt)

Theoretisch könnte man natürlich eine Rakete mit entsprechendem Rückstoß langsam senkrecht nach oben befördern. Der dazu erforderliche Energieaufwand würde aber alle praktischen Möglichkeiten übersteigen. Und nach Brennschluss der Rakete würde die ohne Orbitalbahn gleich wieder herunter fallen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Fluchtgeschwindigkeit_(Raumfahrt)