Geschwindigkeit zum Überwinden der Erdanziehung

Ich bin eigentlich ein kompletter Laie was Raumfahrttechnik betrifft aber mich beschäftig schon seit längerem folgender Satz:

Damit eine Rakete die Erdanziehungskraft überwinden kann braucht sie eine sehr hohe Mindestgeschwindigkeit. (so liest man zumindest oft)

Meine Frage ist weshalb dies so ist. Alleine zum gewinnen an Höhe könnte man ja so langsam fliegen wie man wollte (solange der Treibstoff nicht ausgeht)und man würde theoretisch irgendwann einmal aus dem Einflussgebiet der Erde entfliehen.

Bezieht sich der oberste Satz vielleicht darauf, dass sich Objekte in ihren Umlaufbahnen um die Erde sehr schnell bewegen müssen damit sich Schwer- und Fliehkraft ausgleichen? Dh Satelliten müssen auf bestimmte hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden um „der Anziehungskraft zu entfliehen“(Anziehungskraft=Fliehkraft) und in einer stabilen Umlaufbahn kreisen zu können.

Höhe könnte man ja so langsam fliegen wie man wollte (solange
der Treibstoff nicht ausgeht)

Mit dem Überwinden der Erdanziehung ist gemeint, daß das Objekt auch nach dem Abschalten des Antriebes nicht zur Erde zurückfällt.

und man würde theoretisch
irgendwann einmal aus dem Einflussgebiet der Erde entfliehen.

Das „Einflußgebiet“ der Erde ist unendlich groß.

Damit eine Rakete die Erdanziehungskraft überwinden kann
braucht sie eine sehr hohe Mindestgeschwindigkeit. (so liest
man zumindest oft)

Die Sache mit der Mindestgeschwindigkeit (oder auch Fluchtgeschwindigkeit) bezieht sich auf ein Objekt OHNE eigenen Antrieb. Also eine Antwort auf die Frage: „Wie schnell muss ich einen Stein hochwerfen, damit er nicht mehr zurückkehrt?“)
Bei Raketen ist so eine Frage wenig sinnvoll, weil sie ja beliebig schnell steigen kann, vorausgesetzt der Treibstoff reicht.

Gruß
Oliver

Im Prinzip hast Du schon recht, daß man beliebig langsam fliegen könnte, aber es ist nicht zweckmäßig. Denn dann müßte man einen erheblichen Teil des Treibstoffs aus dem Erdpotential herauf mit nach oben schleppen. Es ist also besser, alles möglichst schnell, also weit unten zu verbrennen. Es geht ja so schon kaum. Der Grenzfall des Schwebens bedeutet, daß man die Energie alleine dafür aufwendet, überhaupt nur die Position zu halten. Das wäre erst nicht mehr so wichtig, wenn der Treibstoff eine sehr hohe Energiedichte hätte (d.h. leicht wäre). Die heutigen chemischen Treibstoffe haben aber schon praktisch die maximale Energiedichte, und dennoch ist es nur mir dem Stufenprinzip möglich, die Erdanziehung zu überwinden.

Gruß Moriarty

P.S. Es wäre mal interessant darüber zu spekulieren, ob raumfahrende Zivilisationen (sofern es sie denn gibt) nicht einen riesigen Vorteil hätten, wenn ihre jeweiligen Planeten geringere Fluchtgeschwindigigkeiten hätten.

P.S. Es wäre mal interessant darüber zu spekulieren, ob
raumfahrende Zivilisationen (sofern es sie denn gibt) nicht
einen riesigen Vorteil hätten, wenn ihre jeweiligen Planeten
geringere Fluchtgeschwindigigkeiten hätten.

Nur hätten diese Zivilisation dann aber auch einen riesigen
Nachteil, wenn sie auf eine Atmosphäre angewiesen wäre.

Das „Einflußgebiet“ der Erde ist unendlich groß.

Da muss ich dir schon recht geben, nur wird der Einfluss der Erde irgendwann einmal vernachlässigbar. Schließlich müsste man wenn mans ganz genau nimmt zB auch die Anziehungskraft der Rakete selbst berücksichtigen…

Existiert eigentlich in der Praxis Umlaufbahnen in der Satelliten nicht von Zeit zu Zeit beschleunigt werden müssen um diese zu halten?
(Gibts zwischen Erde und Mond nicht eine "Gleichgewichtsposition)

(Gibts zwischen Erde und Mond nicht eine
"Gleichgewichtsposition)

Hallo, Christoph,
ja, die gibt es: Stichworte „Lagrange-Punkte“ bzw. „Trojaner“. Die liegen bei 60° vor und hinter dem Mond (und noch drei andere Gleichgewichtspunkte gibt es http://map.gsfc.nasa.gov/m_mm/ob_techorbit1.html ).

Trojaner heißen die Brocken an den L-Punkten in der Jupiterbahn (Gleichgewicht Sonne/Jupiter). Dort hat man auch jede Menge Brocken liegen, die sich dort angesammelt haben ( http://www.ifa.hawaii.edu/~sheppard/satellites/troja… )

Beschleunigung oder Verzögerung im Orbit führt zu einer Vergrößerung oder Verringerung des Erdabstandes (des Orbits).

Grüße
Eckard

  1. kosmische Fluchtgeschwindigkeit
    Hallo,
    ergänzend zu dem schon gesagten noch folgende Hinweise:

Die Geschwindigkeit, die ein Objekt mind. haben muß, um nicht
mehr auf die Erde zurückzufallen,
nennt man „1. kosmische Fluchtgeschwindigkeit“ (ca. 7,6km/sec).
(mit „1. kosmische Fluchtgeschwindigkeit“ bekommst Du bei Google
viele interesante Links)

Dann gibt es auch noch die „2. kosmische Fluchtgeschw.“, die
ein Objekt haben muß um aus der Umlaufbahn der Erde zu
entkommen.

Mit der 3. kosmischen Geschwindikeit kann ein Objekt aus dem
Gravitationsfeld der Sonne entwischen.

Gruß Uwi

Was wohl wahr wäre, aber ich denke es wäre bereits ein großer Vorteil, wenn die Fluchtgeschwindigkeit nur 10 % geringer wäre, da sollte die Atmosphäre noch bleiben.

Gruß
Moriarty

Die Geschwindigkeit, die ein Objekt mind. haben muß, um nicht
mehr auf die Erde zurückzufallen,
nennt man „1. kosmische Fluchtgeschwindigkeit“ (ca.
7,6km/sec).

Aber wo, also in welcher Hoehe und Richtung, und relativ zu was(bei rotationsgeschw. der erdmittelpunkt), die erdoberfläche die ja selbst rotiert oder was auch immer??

das hab ich mich schon lang gefragt.

Hallo „Landzettel“,

Aber wo, also in welcher Hoehe und Richtung, und relativ zu
was(bei rotationsgeschw. der erdmittelpunkt), die
erdoberfläche die ja selbst rotiert oder was auch immer??

das hab ich mich schon lang gefragt.

die Werte für die „kosmischen Geschwindikeiten“ verstehen sich für eine als ruhend angenommene Erde. Der durch die Rotation der Erde hervorgerufene Fehler ist jedoch nicht besonders groß. Die Umfangsgeschwindigkeit am Äquator beträgt ca. 0.46 km/s, was nur ca. 4 % der 2. kosmischen Geschwindigkeit sind.

In welche Richtung Du Dein Projektil abschießt, ist übrigens egal. Wenn Du es von der Erdoberfläche so abschießen willst, daß es auf Nimmerwiedersehen in den Weltraum entschwindet, mußt Du es auf die 2. k. G. von ca. 11.2 km/s beschleunigen (Achtung: Uwis Angabe, daß dazu die 1. k. G. notwendig ist, ist falsch!), sofern Du die Anziehung der Sonne außer Acht läßt , und Du mußt ihm die 3. k. G. von ca. 42 km/s geben, wenn Du die Sonnenanziehung berücksichtigst.

Der Wert der 2. k. G. von 11.2 km/s errechnet sich aus der Formel

  1. k. G. = sqrt(2) * sqrt(gamma M/R)
    mit
    gamma = Gravitationskonstante,
    M = Erdmasse,
    R = Erdradius
    sqrt = Quadratwurzel („square root“)

Der zweite Faktor „sqrt(gamma M/R)“ darin ist die 1. k. G… Sie beträgt ca. 7.9 km/s. Wenn Du einen Satelliten unmittelbar über der Erdoberfläche umlaufen lassen willst, dann mußt Du ihm die 1. k. G. geben. Und wenn Du ein Loch bis zum Erdmittelpunkt gräbst und dann einen Stein reinfallen läßt, dann plumpst er mit der 1. k. G. unten am Erdmittelpunkt auf. Schießt Du ein Projektil mit der 1. k. G. senkrecht hoch, so erreicht es gerade die Höhe, die gleich dem Erdradius ist, und fällt dann wieder zurück (wobei bei all diesen Betrachtungen die Luftreibung stets unberücksichtigt blieb).

Mit freundlichem Gruß
Martin

habe ich nicht behauptet

In welche Richtung Du Dein Projektil abschießt, ist übrigens
egal. Wenn Du es von der Erdoberfläche so abschießen willst,
daß es auf Nimmerwiedersehen in den Weltraum entschwindet,
mußt Du es auf die 2. k. G. von ca. 11.2 km/s beschleunigen
(Achtung: Uwis Angabe, daß dazu die 1. k. G. notwendig ist,
ist falsch!), sofern Du die Anziehung der Sonne außer Acht
läßt
, und Du mußt ihm die 3. k. G. von ca. 42 km/s geben,
wenn Du die Sonnenanziehung berücksichtigst.

Hallo,

  1. k.G. braucht man, damit ein Körper nicht mehr auf die
    Erde zurückfällt (also sozusagen knapp darüber entlangfliegt,
    -> erdnahe Umlaufbahn).
    In meiner Antwort steht nicht davon, daß man mit der 1. k.G
    gleich auf nimmerwiedersehen von der Erde weg ins All fliegen
    kann.
    Gruß Uwi
  1. k.G. braucht man, damit ein Körper nicht mehr auf die
    Erde zurückfällt (also sozusagen knapp darüber entlangfliegt,
    -> erdnahe Umlaufbahn).
    In meiner Antwort steht nicht davon, daß man mit der 1. k.G
    gleich auf nimmerwiedersehen von der Erde weg ins All fliegen
    kann.

Hallo Uwi,

ich habe das „zurückfallen“ in Deiner Aussage "Die Geschwindigkeit, die ein Objekt mind. haben muß, um nicht mehr auf die Erde zurückzufallen, nennt man „1. kosmische Fluchtgeschwindigkeit“, so interpretiert, daß Du ein senkrecht hochgeschossenes Objekt gemeint hast, weil damit es auf die Erde _zurück_fallen kann, muß es ja erst einmal von der Erde „_weg_fallen“. Du hast jedoch einen horizontalen Abschuß im Sinn gehabt, und wenn einem Objekt bei einem solchen die 1. k. G. erteilt wird, dann – darin sind wir ja einer Meinung – verhält es sich nicht mehr wie bei kleinen Geschwindigkeiten (Herunterfallen), sondern wird zu einem dicht über der Erdoberfläche kreisenden Satelliten (dessen Umlaufzeit übrigens ca. 84 min betragen würde).

Sorry wegen des Mißverständnisses.

Mit freundlichem Gruß
Martin