Spaceshuttle-Geschwindigkeit

Auto, Rad & Mobilität Luft- & Raumfahrt
#1

Wie unterscheiden sich die Geschwindigkeits-Höhen-Profile beim Start und bei der Landung des Shuttles?
Müßten nicht in den oberen Atmosphärenschichten ähnliche Geschwindigkeiten vorhanden sein, d.h. die thermische Belastung durch Abbremsung beim Landen müßt doch gleich der thermischen Belastung beim Starten sein?
Wenn das so ist müßten doch die herausstehenden Dichtungsstreifen bereits beim Durchqueren der oberen Atmosphäre beim Starten zu Turbolenzen geführt haben, die aber offensichtlich keine Folgen hatten?

Danke für die Antworten

#2

Hallo Harald,

das Shuttle startet (wie jede andere Rakete auch) steil, fast senkrecht nach oben und verlässt daher sehr schnell die Athmosphäre, wahrscheinlich erfolgt ein grosser Teil der Beschleunigung auf die Umlaufgeschwindigkeit bereits ausserhalb. Dafür wird überhaupt kein Hitzeschild gebraucht.

Bei der Rückkehr taucht das Shuttle in die Athmosphäre ein, um mit der Reibung erst den wesentlichen Teil der Geschwindigkeit abzubauen, da man sonst zum Abbremsen vergleichbar viel Treibstoff wie zum Beschleunigen bräuchte - man lässt beim Auto ja auch lieber die Bremsen heiss werden als mit dem Motor gegen die Fahrtrichtung zu arbeiten.

Hätte man beliebig viel Antriebsenergie zur Verfügung, könnte man also auch ohne Hitzeschild landen: ausserhalb der Athmosphäre stark abbremsen und die Fallgeschwindigkeit mit dem Triebwerk nach vorne/unten regeln. Genauso geht es auf dem Mond, da fällt ja die Bremsung durch Athmosphäre von vornherein flach.

Gruss Reinhard

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#3

Hallo Fragewurm,

Wie unterscheiden sich die Geschwindigkeits-Höhen-Profile beim
Start und bei der Landung des Shuttles?
Müßten nicht in den oberen Atmosphärenschichten ähnliche
Geschwindigkeiten vorhanden sein, d.h. die thermische
Belastung durch Abbremsung beim Landen müßt doch gleich der
thermischen Belastung beim Starten sein?
Wenn das so ist müßten doch die herausstehenden
Dichtungsstreifen bereits beim Durchqueren der oberen
Atmosphäre beim Starten zu Turbolenzen geführt haben, die aber
offensichtlich keine Folgen hatten?

Beim Start ist auch die Fluglage so gewählt, dass ein möglichst kleiner Luftwiderstand wirksam ist. Zudem ist, wie schon geschrieben, die Aufstiegsbahn recht steil.

Vor der Landung muss Energie abgebaut werden, das Shuttle fliegt dazu im Prinzip nicht wie ein Flugzeug, sondern mit dem Bauch voran. Dadurch wird vor allem der Bauch und die Kanten erhitzt, was auch ganz gut an den schwarzen Kacheln zu sehen ist.

MfG Peter(TOO)

#4

Hallo Peter,

„Beim Start ist auch die Fluglage so gewählt, dass ein
möglichst kleiner Luftwiderstand wirksam ist. Zudem ist, wie
schon geschrieben, die Aufstiegsbahn recht steil.“

das mag auf auf den Bauch zutreffen, aber Nase und Flüglekanten sind beim Start auch der Luftreibung bei hohen Geschwindigkeiten ausgesetzt.
Das Loch bei der „Columbia“ hätte sich also dort schon bemerkbar machen müssen!?

MfG
Harald

#5

Hallo Harald,

„Beim Start ist auch die Fluglage so gewählt, dass ein
möglichst kleiner Luftwiderstand wirksam ist. Zudem ist, wie
schon geschrieben, die Aufstiegsbahn recht steil.“

das mag auf auf den Bauch zutreffen, aber Nase und
Flüglekanten sind beim Start auch der Luftreibung bei hohen
Geschwindigkeiten ausgesetzt.

Irgendwie schmeisst du da etwas durcheinander.
Der Luftwiderstand betrifft das ganze System.

Beim Start fangen wir ja mit einer Geschwindigkeit von 0 an und werden schneller. Der grösste Geschwindigkeitszuwachs wird dann praktisch ausserhalb der Atmosphäre erreicht.
Beim Wiedereintritt trifft das Shuttle dann mit annähernd Mach 30 auf die obersten Luftschichten und, da man ja abbremsen will, fliegt es nicht in einer normalen Fluglage, mit der Nase voran, sondern mit dem Bauch voran, damit man einen richtit grossen Luftwiederstand hat !!
Bei der entsprechenden Energie, welch „vernichtet“ werden muss, werden Temperaturen gegen 10’000°C erreicht. Wo die höchsten Temperaturen entstehen, erkennst du an den schwarzen Kacheln am Shuttle. Diese befinden sich am Bauch, der Nase, den Flügelkanten und an den Kanten des Seitenleitwerks. Auf der Oberseite sind fast nur weisse Kacheln zu sehen, weil es dort weniger heiss wird.
Die höchsten Luftströmungsgeschwindigkeiten entstehen an den Kanten, besonders auch im Bereich der Flügelkanten, wo sich ja der Schaden befand (die sich unter dem Bauch befindliche Luft muss ja irgendwie um das Shuttle herumströmen). Alles in allem herschen da Bedingungen welche man in etwa von Plasmaschneidern kennt, mit denen man dicke Stahlträger wie weiche Butter schneidet.

Erst wenn es genügend abgebremst wurde nimmt es eine normale Fluglage ein.

Das Loch bei der „Columbia“ hätte sich also dort schon
bemerkbar machen müssen!?

Nein.

  1. Die Geschwindigkeiten beim Start sind wesentlich geringer als die beim Widereintritt. Beim Start wird kein Plasma erzeugt, das sieht man auch daran, dass nur beim Wiedereintritt der Funkverkehr unterbrochen ist.

  2. Beim Start ist die Masse wesentlich grösser, sodass der beschädigte Flügel noch nicht die Flugbahn beinflusste.

MfG Peter(TOO)
P.S. Was ist eigentlich deine berufliche Fachrichtung ?