Hallo,
Ich würde gerne wissen wie die Sonden oder Shuttles im all sich Bewegen; wie sie getsteuert werden oder Bremsen?
Da es „luftleer ist“, gibt es ja kein Widerstand.Sind dann die düsen nutzlos?
Benutzt man die erste Geschwindikkeit, die man braucht aus der Erdatmosphere zu entkommen? (Kosmiche Geschwindigkeitsstufen?)
Und muss zum bremsen unbedingt ein Himmelskörper anwesend sein (planet, komet,mond etc.)?
Welche energie benutzt man unterwegs?
Vielen Dank im voraus
Ich würde gerne wissen wie die Sonden oder Shuttles im all
sich Bewegen; wie sie getsteuert werden oder Bremsen?
Du kannst entweder Triebwerke nutzen oder du kannst das Gravitationsfeld von Himmelskörpern nutzen um deine Richtung und Geschwindigkeit zu ändern.
Da es „luftleer ist“, gibt es ja kein Widerstand.Sind dann die
düsen nutzlos?
Nein. Du stößt in eine Richtung etwas aus, dadurch bewegst du dich automatisch in die gegengesetzte Richtung. Dies ergibt sich aus der Impulserhaltung, d.h. der Impuls muss vorher und nacher gleich sein. Eine Rakete auf der Erde bewegt sich ja auch nicht, weil sie sich von der umgebenden Luft „wegdrückt“, sondern auch, weil sie einen Impuls nach hinten ausstößt und sich damit nach vorne bewegen muss.
Selbes Prinzip wie beim Rückstoß einer Waffe.
Benutzt man die erste Geschwindikkeit, die man braucht aus der
Erdatmosphere zu entkommen? (Kosmiche Geschwindigkeitsstufen?)
Nein, die erste kosmische Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die du haben musst, um gerade nicht mehr auf die Erde zurück zu fallen. Um die Erde zu verlassen, ist die zweite kosmische Geschwindigkeit nötig.
Und die Erdatmosphäre hast du sehr schnell verlassen, das schafft schon fast ein Flugzeug. In der Raumfahrt willst du das Gravitationsfeld der Erde überwinden.
Und muss zum bremsen unbedingt ein Himmelskörper anwesend sein
(planet, komet,mond etc.)?
Nein, du kannst auch bremsen, in dem du einfach in die andere Richtung beschleunigst. Ein Schiff macht z.B. auch nichts anderes. Es wird aber oft an Planeten beschleunigt, abgebremst oder die Richtung geändert, weil man dann die Bahnenergie des Himmelskörpers nutzen kann und nicht selbst Energie aufwenden muss.
Welche energie benutzt man unterwegs?
Unterwegs braucht man keine Energie, da nichts da ist um dich zu bremsen, d.h. du kannst ohne Energieaufwand mit gleichbleibender Geschwindigkeit fliegen. Nur falls du beschleunigen/abbremsen willst, brauchst du Energie.
Missverständnis: Es ist KEINE Atmosphäre nötig, damit eine Rakete „fliegen“ kann, denn sie stößt sich NICHT an der Umgebungsluft ab! In der Physiksammlung jeder Schule sollte ein kleines Raketenmodell vorhanden sein, dass mit Wasser und Druckluft funktioniert. Im Prinzip tut es auch eine umgedrehte Plastikflasche, die man zum Teil mit Wasser füllt und dann mit einer Luftpumpe unter Druck setzt. Mit einem geeigneten Ventil sperrt man den Verschluss, um ihn plötzlich zu öffnen. Die Druckluft entspannt sich und schiebt die Wassermasse durch den Flaschenhals aus. Es geht auch ohne Wasser als Stützmasse, aber dann fliegt sie nicht sehr weit.
Die erste kosmische Geschwindigkeit wird benötigt, um in eine stabile Umlaufbahn um die Erde einschwenken zu können (ca. 28000km/h), die Zweite, um das Schwerefeld der Erde (nicht Atmosphäre!) zu verlassen (ca. 40000km/h). In der Tat muss man beim Start in der Atmosphäre mit dem Vollgas etwas vorsichtig sein. Beim Space Shuttle wird erst nach dem Abwerfen der Feststoffbooster in den oberen Luftschichten „full Power“ auf den Hauptantrieb gegeben, da das Raumfahrzeug durch mechanische Überbelastung tatsächlich zerstört werden könnte. Ansonsten spielt die Atmosphäre keine weitere Rolle-sie stört in diesem Fall mehr, als sie nützt.
Bei Raketen, mit denen man ins Weltall fliegen kann, wird ein brennbarer Treibstoff (flüssig, oder fest) wird mit einem gesonderten Sauerstoffträger (flüssig, oder fest) in einer Brennkammer (Raketentriebwerk) verbrannt. Der durch den Volumenzuwachs beim explosionsartigen Verbrennen entstehende Druck kann aus der Brennkammer nur in einer Richtung durch die Düse am Heck entweichen, genau so, wie bei dem Modell aus der Physiksammlung. Der entstehende Explosionsdruck wirkt aber in alle Richtungen, sodass die Rakete nach dem Prinzip „Actio est Reactio“ angetrieben wird. Daher funktionieren Raketenantriebe auch im Vakuum des Weltalls, da Masse aus dem Treibstoff in Vortrieb umgesetzt wird. Aus einem Raketentriebwerk mögen zwar lange Feuerstrahlen kommen, aber sie haben ihre Vortriebsarbeit bereits über Brennkammer und Austrittsdüse an den Raketenkörper abgegeben und sind dann nichts weiter, als imposante Auspuffabgase. Das Gleiche gilt auch für die nötigen Bremsmanöver, da die eben meist im freien Weltall stattfinden-auch „Actio est Reactio“-keine Atmosphäre nötig-Masse wird auch hier in Schub umgewandelt.
Raumflugmanöver sind recht kompliziert und sie funktionieren nicht immer wie gewünscht. Da wir eben noch nicht im „Star-Trek“ Zeitalter leben, muss bei den bisher üblichen, chemischen Raketenantrieben sehr sparsam mit dem Treibstoff umgegangen werden. Es ist halt die Frage, ob man in der Erdumlaufbahn bleiben will, oder weiter möchte. Das Erreichen einer stabilen Umlaufbahn nimmt durchaus etwas Zeit in Anspruch. Wenn man das Schwerefeld der Erde mit der zweiten kosmischen Geschwindigkeit verlassen hat (meist nach ein paar Erdumrundungen), muss man bei Erreichen eines entfernten Himmelkörpers ein entsprechendes Bremsmanöver durchführen, damit man dort in der gewünschten Umlaufbahn bleibt. Je nachdem werden die Gravitationsfelder der Planeten aber auch zum Beschleunigen genutzt, wenn man weiter hinaus möchte.
Solange die Sonne in der nähe ist, klappt man zur Energieversorgung große Solarsegel auf. Wenn man weiter, als zum Mars fliegt, werden auch Atombatterien eingesetzt.
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo,
Ich würde gerne wissen wie die Sonden oder Shuttles im all
sich Bewegen; wie sie getsteuert werden oder Bremsen?
Wie schon meine Vorposter sagten: Nur über „Rückstoß“. deconstruct nannte schon ein Beispiel. Ein anderes: Du stehst auf einem Wagen, springst nach hinten ab, indem du dich z.B. mit den Füßen an der Hinterkante abstößt. Dann wird der Wagen nach vorne beschleunigt. Der Wagen ist die Rakete, du bist der „Treibstoff“. Die Beschleunigung ergibt sich aus dem Massenverhältnis: Ist der Wagen groß und schwer, du dagegen leicht, so wird der Wagen wenig beschleunigt, ist es ein kleiner, leichter Wagen, wird er stark beschleunigt, d.h. erreicht eine höhere Geschwindigkeit.
Da es „luftleer ist“, gibt es ja kein Widerstand.Sind dann die
düsen nutzlos?
Die umgebende Luft hat nix damit zu tun, sie ist nur hinderlich.
Benutzt man die erste Geschwindikkeit, die man braucht aus der
Erdatmosphere zu entkommen?
Man will so schnell wie möglich aus der Atmosphäre raus, daher zunächst möglichst senkrecht hoch. Dann biegt die Rakete in Richtung Erddrehung ab, um die Geschwindigkeit der Erddrehung zusätzlich zu haben - um diese braucht man dann nicht mehr zu beschleunigen.
Welche energie benutzt man unterwegs?
Wie gesagt, nur Rückstoß. Den nutzt man auch zum Bremsen, z.B. wenn das Shuttle wieder zur Erde zurück will, wird kurz in Gegenrichtung „gefeuert“. Den „Rest“ macht dann die Reibung der tieferen Atmosphäre - ein ziemlich kritisches Unterfangen. Man muss, um wieder zur Erde zurückzukommen, noch mal die gleiche Energie aufwenden wie zum Hochkommen!
Gruss
Laika
Man will so schnell wie möglich aus der Atmosphäre raus, daher
zunächst möglichst senkrecht hoch. Dann biegt die Rakete in
Richtung Erddrehung ab, um die Geschwindigkeit der Erddrehung
zusätzlich zu haben - um diese braucht man dann nicht mehr zu
beschleunigen.
Hallo, Laika,
ist das richtig?
Die Rakete hat doch gerade beim Start in Verbindung mit ihrer Aufstellung auf dem Starttisch die Umfangsgeschwindigkeit der Erde am Startort.
Sie erhält sie m.E. nicht est zusätzlich, wenn sie aufsteigt.
Gruß:
Manni
Hallo, erst mal vielen dank an allen die meine Frage beantworteten.
Dieses beispiel mit dem Auto war aufklaerend.
Benutzt man die erste Geschwindikkeit, die man braucht aus der
Erdatmosphere zu entkommen?
Mit der „Geschwindigkeit“ wurde ich wegen meiner fehlhaften Beschreibung misverstanden.
„Mit welcher Geschwindigkeit ist die Sonde oder Shuttle unterwegs“ waere vielleicht richtiger.
Ich hatte gedacht das die Sonde die Geschwindigkeit behaelt die sie beim verlassen der Erdatmosphaere erhaelt (die geschwindigkeit von der Rakete + (wenn es benutzt wird) die geschwindigkeit vom Erdumdrehung)
Aber wie gelernt, kann es unterwegs mit Treibstoff und/oder andere Himmelskörper (durch Swing-by manöver) auch beschleunigt werden.
Vielen Dank an allen.
Visam
… Richtung Erddrehung ab, um die Geschwindigkeit der Erddrehung
zusätzlich zu haben - um diese braucht man dann nicht mehr zu
beschleunigen.ist das richtig?
Die Rakete hat doch gerade beim Start in Verbindung mit ihrer
Aufstellung auf dem Starttisch die Umfangsgeschwindigkeit der
Erde am Startort.
Sie erhält sie m.E. nicht est zusätzlich, wenn sie aufsteigt.
Ja, war etwas missverständlich ausgedrückt. Natürlich ist die Umfangsgeschwindigkeit der Erde von Anfang an da. Ich meinte, dass man die Erddrehung ausnützt als zusätzliche Komonente. Krass ausgedrückt, könnte man ja auch gegen die Erddrehung abbiegen, was aber wohl wenig Sinn macht. Auch ist es daher günstig, den Startort so dicht wie möglich am Äquator zu haben.
Gruß
Laika