Warum braucht ein Raumschiff so viel Treibstoff?
Im All bleibt die Geschwindigkeit doch erhalten, also bräuchte man doch nur ein wenig Treibstoff zur Richtungskorrektur, oder?
14 Antworten
Man sagt, dass ein Raumschiff ca. die Hälfte des Treibstoffes auf den ersten 100 km (also sozusagen noch auf der Erde) verbrennt. Dazu muss man aber auch sagen, dass allein die Farbe meist 2 Tonnen schwer ist.
Die Antworten gehen nach meiner Meinung an der Frage etwas vorbei. Es ist zwar korrekt, dass bei Raketenstarts ein Großteil des Treibstoffs beim Start verbracht wird, dennoch kann man die Frage allgemeiner Beantworten.
Du hast grundsätzlich Recht, dass nichts so effizient ist wie bei völliger Schwerelosigkeit eine hohe Geschwindigkeit zu halten (das kostet nämlich keinerlei Energie und damit Treibstoff).
Das Problem ist aber, dass Raumschiffe im Weltraum der Schwerkraft unterliegen. Es kostet Energie sich entgegen der Schwerkraft zu bewegen, also immer dann, wenn man sich von einem massiven Körper entfernt, z.B. beim Start von der Erde aber auch dann, wenn man sich von der Sonne entfernt, z.B. beim Flug Erde-Mars. Das kommt daher, dass die (anziehende) Schwerkraft andernfalls das Raumschiff weiter und weiter abbremst.
Auch wenn man die Richtung ändern möchte oder rotieren, wird Treibstoff benötigt, wenn gleich, wie du sagst relativ wenig. Vor allem aber auch dann, wenn der freie Fall eine zu geringe Beschleunigung bedeutet also beispielsweise beim Rückflug vom Mars, wenn man eigentlich Richtung Sonne fliegt.
So ist es. Da die Geschwindigkeiten dann beliebig klein sein können, ist die Effizienz eines solchen Systems viel höher.
Das Problem sind aber die Zugkräfte auf Seil und Verankerung. Kein bekanntes Material hält diesen stand.
klar, ist nur ein Gedankenspiel - im Hinblick auf die Frage, warum "so viel Treibstoff".
Man könne auch mal überlegen, wie "weit" ein Auto mit einer Tankfüllung von 60 Litern Benzin wohl käme, wenn es die 60 Liter in einen Raketenantrieb "investieren" würde...
- Es stimmt: in der Schwerelosigkeit und Vakuum braucht es keine Energie, um sich gradlinig zu bewegen. Nur Richtungsänderungen und Bremsen und Beschleunigen braucht dann noch Treibstoff.
- Den weitaus grössten Teil der Energie braucht ein Raumschiff, um dem Schwerefeld der Erde zu entkommen. Die Startphase eines Space-Shuttles benötigt etwa die Leistung von 10 Atomkraftwerken!
- Der Grund ist aber nicht das Schwerfeld - wir können ja viel schwerere Lasten mit viel weniger Aufwand heben. Sondern die Antriebstechnik!
- Eine Rakete kann sich an nichts, an keinem Festkörper "halten"! Sie kann keine Leiter hochklettern, sie wird nicht gezogen oder gestossen, da ist keine Zahnstange wie bei einer Zahnradbahn, kein Kranseil, kein Rad auf einer Fläche mit genügend Reibung, kein Hydraulikzylinder...
- Die Raketentechnik ist eigentlich höchst ineffizient, sie arbeitet lediglich mit der Volumenausdehnung des Brennstoffs. Die Technik hat aber eben den massiven Vorteil, dass sie nichts braucht, um sich abzustossen! Kein Medium, keine Reibung.
Die Rakete arbeitet überwiegend nach dem Rückstoßprinzip, d.h. sie "stößt sich ab" an dem Impuls, den sie den ausgestoßenen Gasen verleiht. Die Ausdehnung wirkt sich auf die Strömungsgeschwindigkeit
aus, indem sie den Gasen einen Impuls verleiht.
Das erklärt nicht, warum so viel Energie/Treibstoff benötigt wird.
Wie das Rückstossprinzip (Der Rückstossantrieb) funktioniert, kann der Fragesteller selbst überall nachlesen.
Nur hast du das Rückstoßprinzip in deiner ursprünglichen Antwort gar nicht erwähnt, sodaß ich den Eindruck hatte, du kenntest gar nicht.
Die Ausdehnung des Gases ist noch keine ausreichende Erklärung für die Beschreibung einer Rakete- zumindest halte ich deine Formulierung für miß verständlich, hört sich nicht so an, als wäre der Schreiber vom Fach. Ich hätte auf deinen schönen Expertentitel achte n sollen, es klang aber nicht nach Experte.
Vielleicht hast du recht, und der Fragesteller war auch froh über die Beschreibung des Rückstossprinzips. Dann hätten wir uns ergänzt und nicht widersprochen.
Deswegen gibt es die Raketenformel. Denn um eine Rakete ins All zu befördern braucht man Treibstoff (Flüssig Wasserstoff), aber wenn man mehr Treibstoff hat, hat man auch mehr Gewicht. Es könnte ewigs so weitergehen, aber genau deswegen sind Raketen mehrstufig aufgebaut. Die Erde ist wie ein Gravitationstrichter, da die Gravitation im Quadrat der Entfernung abnimmt.
"also bräuchte man doch nur ein wenig Treibstoff zur Richtungskorrektur ..."
Das ist im Prinzip richtig. Die gewaltigen Treibstoffmengen werden auch weitgehend gebraucht, um vom Startplatz aus in die Fluchtgeschwindigkeit zu kommen. Und danach kommt es auf das Vorhaben an. U.u. stehen noch viele Beschleunigungen an.
mit einem Seilkran vom Mond aus bräuchte man wohl nicht mal einen Tausendstel der Energie wie bei einem Raketenstart...
mit einem Seilkran vom Mond aus bräuchte man wohl nicht mal einen Tausendstel der Energie wie bei einem Raketenstart...