Wie lange kann eine Rakete im All ohne Treibstoff weiterfliegen?
Hey :)
Eine wie lange Strecke könnte eine Rakete ab einer bestimmten Geschwindigkeit ohne Treibstoff zurücklegen?
PS: Tut mir leid für die verwirrende Frage! Wir müssen für ein Schulprojekt unteranderem herausfinden, wie viel mehr Treibstoff eine Rakete bräuchte, die zum Mars fliegt. Aber wenn man mit einer bestimmten Geschwindigkeit (ich weiß nicht genau, wie schnell man dafür sein müsste) ohne Treibstoff weiterfliegen könnte, bräuchte man doch gar nicht so viel mehr Treibstoff, oder?
Danke schon Mal im Voraus!
4 Antworten
Die Strecke, die eine Rakete ab einer bestimmten Geschwindigkeit ohne Treibstoff zurücklegen kann, wird durch das Schwerkraftfeld bestimmt, in dem sie sich bewegt.
Man kann sich die Schwerkraftfelder der Sonne und der Planeten wie Trichter vorstellen, an deren Wand die Rakete hinauf und wieder hinunter klettern muss.
Je größer die Masse eines Himmelskörpers ist, um so tiefer ist der Gravitationstrichter, durch den die Rakete sich bewegen muss, um dort zu starten oder zu landen. Entsprechend viel Energie wird für diese Start- und Landemanöver benötigt.
Hier in der Zeichnung wird diese Gravitationslandschaft unseres Planetensystems dargestellt:
Beim Aufstieg trägt zunächst der Schub des Triebwerks, und nach Brennschluss wird nach und nach einiges von dem Schwung aufgezehrt. den die Rakete noch hat.
Das mächtigste Gravitationsfeld, mit dem man es bei interplanetaren Flügen zu tun hat, ist das der Sonne. Auf dem Weg zum Mars geht es für das Raumschiff fast die ganze Zeit bergauf, weil die Sonne an ihm zieht.
Mit der heutigen Raketentechnik läuft dieser Aufstieg so: Mit einem starken Triebwerk erzeugt man für kurze Zeit viel Schubkraft und beschleunigt das Raumfahrzeug auf hohe Geschwindigkeit, die dann während des antriebslosen Weiterfluges allmählich aufgezehrt wird.
Wie viel Treibstoff dafür benötigt wird, das berechnet man aus dem Höhenunterschied im Gravitationsfeld der Sonne, für den der Schwung der Rakete reichen muss. Der Mars liegt ja ein gutes Stück weiter oben als die Erde. Die Berechnung läuft im Prinzip so ähnlich wie beim senkrechten Wurf, bei dem kinetische Energie zu potentieller Energie wird.
Wenn Euch die Flugbahn von Planet zu Planet genauer interessiert, dann schaut für den Anfang mal nach dem Stichwort Hohmann-Transfer.
Wenn eine Landung vorgesehen ist, muss noch Treibstoff für zwei weitere Manöver an Bord sein:
Erstens ist der Mars auf seiner Umlaufbahn mit einer bestimmten Bahngeschwindigkeit unterwegs, Die Rakete muss darum nochmal beschleunigen, damit er nicht an ihr vorbei zieht, und sie selbst auf die gleiche Bahngeschwindigkeit kommt.
In der Nähe des Mars wird schließlich seine Anziehungskraft stärker und es geht in seinem Gravitationstrichter wieder bergab. Bei der Landung wird wieder das Triebwerk benötigt, damit die Rakete nicht zu schnell in die Atmosphäre eintaucht und es nicht zu schnell abwärts geht.
Theoretisch unendlich lang, je nachdem mit welche Kraft und in welche Richtung sie losschickst. Jedoch ist das All kein perfektes Vakuum und es gibt einige Einflüsse auf ein Objekt, zum Beispiel durch Gravitation von anderen Objekten oder durch den Strahlungsdruck eines Sterns. Flugbahn und Geschwindigkeit können sich also durchaus verändern.
Um zum Mars zu kommen muss auch nicht nur mit dem Beschleunigungstreibstoff gerechnet werden, sondern auch mit dem, den man zum Abbremsen und Landen braucht.
Schau dir doch mal die geplante Marsmission von SpaceX an, vielleicht wird dort angegeben, mit wie viel Sprit gerechnet wird.
"Wie lange kann eine Rakete im All ohne Treibstoff weiterfliegen?"
Ewig !!!!
Bei Treibstoffeinsatz, also bei aktivem Triebwerk, wird wird die Rakete beschleunigt, d.h. die Geschwindigkeit der Rakete wird geändert. Ohne Energiezuführung, also bei abgeschaltetem Triebwerk, bleibt die augenblickliche Geschwindigkeit der Weltraumrakete unverändert, weil außer den Schwerkräften keine äußere Kraft auf die Rakete wirkt, weder ein Schub durch Rückstoß, noch eine bremsende Luftreibung. Die antriebslose Rakete ist im freien Fall, gemeinhin grob missverständlich "im schwerelosen Zustand" genannt.
Stelle Dir vor, Du könntest einen Fußball ohne jede Luftreibung so weit treten, dass er um die ganze Erde fliegt, bis er von hinten ankommt und über Deinen Kopf weiter fliegt, und nichts bremst ihn ab. Der Ball würde ewig als Erdsatellit weiter kreisen mit der anfänglich erzeugten Bahngeschwindigkeit per Fußtritt. Erdanziehung und Fliehkraft wären im Gleichgewicht.
das Thema ist komplex. Wenn es keine zusätzliche Potentialdifferenz zu überwinden gibt, fliegt ein Objekt unendlich weiter. Wenn aber doch, muss die zusätzliche Energie irgendwo herkommen. Die ISS fliegt schon sehr lange um die Erde, kann aber so den Mars nicht erreichen. Umgekehrt zündet man aber nicht einfach eine Rakete in Richung Mars, sondern nutzt auf einem Umweg den Bahndrehimpuls anderer Planeten (zB der Venus) in Swing-By-Manövern. Eine Treibstoffmenge ist also pauschal gar nicht anzugeben.