Lade Inhalt...

Raketenantriebe. Physikalische und technische Grundlagen

Facharbeit (Schule) 2012 17 Seiten

Physik - Astronomie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Grundlagen der Raketen
2.1 Drittes Newtonsches Gesetz
2.2 Raketengrundgleichung
2.3 Stufentechnologie
2.4 Anforderungen an die technische Umsetzung

3. Antriebssysteme
3.1 Chemische Raketentriebwerke
3.1.1 Feststoffantrieb
3.1.2 Flüssigkeitsantrieb
3.1.3 Hybridantrieb

4. Ausblick in die Zukunft
4.1 Verbesserung an Bauteilen
4.2 Kombinationstriebwerk
4.3 Erfolgsversprechende, neue Treibstoffe
4.3.1 Methan als Brennstoff
4.3.2 ALICE

5. Fazit

6. Literaturverzeichnis

7. Eidesstattliche Erklärung

1. Einleitung

„In Zukunft müssen sich die Utopien beeilen, wenn sie nicht von der Realität eingeholt werden wollen.“

Wernher von Braun (1912-1977), bedeutender Raketeningenieur

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Wernher von Braun (Alisch, 2009, 46)

Es ist schon erstaunlich, welche rasanten Fortschritte die Menschheit in den letzten 100 Jahren im Bereich der Technik gemacht hat. Aber es gibt wohl kaum einen Bereich, wo dieser Fortschritt deutlicher zu spüren war, als in der Raumfahrt. Wenn man bedenkt, dass im Jahre 1957 der erste Sputnik-Satellit ins Weltall geschossen wurde und nun schon bemannte Marsmissionen geplant werden, zeigt sich dies deutlich. Besonders Raketen haben die Grenzen des technisch Machbaren ausgereizt und üben damals wie heute eine starke Faszination aus. Thema dieser Arbeit sind die unterschiedlichen Antriebe von Raketen. Ziel ist es, einen kurzen Überblick über die physikalischen Grundlagen zu geben und dann die verschiedenen Typen vorzustellen. Es soll auch auf die Vor- und Nachteile der jeweiligen Systeme eingegangen werden und Ansätze erläutert werden, die in der Zukunft zu effizienterer Raumfahrt führen könnten. An geeigneten Stellen wird bevorzugt die Ariane 5 als Beispiel verwendet, da sie zu den fortschrittlichsten Trägerraketen unserer Zeit gehört.

2. Grundlagen der Raketen

So kompliziert ein Raketensystem auch aussehen mag, die physikalischen Grundprinzipien sind denkbar einfach: Das Rückstoßprinzip sorgt dafür, dass sich die Rakete im Weltraum fortbewegen kann. Außerdem ist es derzeit das einzige bekannte Antriebsverfahren, welches außerhalb der Erdatmosphäre funktioniert (Kilian, 2011, 182).

2.1 Drittes Newtonsches Gesetz

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Erstmals mathematisch festgehalten wurde dieses Phänomen vom englischen Naturforscher Sir Isaac Newton (1643-1727): Das „3. Newtonsche Axiom“ besagt, dass auf jede Aktion eine gleich große, in die Gegenrichtung wirkende Reaktion stattfindet („Actio = Reactio“) (vgl. DLR, 2012). Dieser Sachverhalt lässt sich mit dem Impulserhaltungssatz, der ebenfalls von Newton formuliert wurde, veranschaulichen:

(vgl. DLR, 2000, 2)

Bei der Rakete bewirkt der Ausstoß der Gasmassen nach hinten eine Bewegung des Flugkörpers nach vorne (Buffet, 1996, 12). Ein Maß für die Antriebskraft einer Rakete ist der „Schub“ und wird als Ableitung des Impulses nach der Zeit meist in Newton angegeben (DLR, 2000, 2; Ley, 2011, 142).

2.2 Raketengrundgleichung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ebenfalls grundlegend zur Erklärung der Beschaffenheit einer Rakete ist die nach dem russischen Raumfahrttheoretiker Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski benannte „Ziolkowski-Gleichung“. Sie ist sogar so bedeutend, dass man häufig auch von der Raketengrundgleichung spricht (vgl. Alisch, 2009, 24, 25). Die Gleichung lautet:

Mit ihr kann man die Endgeschwindigkeit der Rakete ( ) berechnen, indem man die Ausströmgeschwindigkeit der Gase ( ) mit dem natürlichen Logarithmus des Verhältnisses von Startmasse/Vollmasse ( ) zu Leermasse ( ) multipliziert (Leitenberger, 2012c).

[...]

Details

Seiten
17
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783656472520
ISBN (Buch)
9783656472667
Dateigröße
1.8 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v230837
Note
15 Punkte
Schlagworte
Physik Astronomie Raketen Raketenantriebe Ariane Rakete Technik Antrieb Treibstoff

Autor

Teilen

Zurück

Titel: Raketenantriebe. Physikalische und technische Grundlagen