Wie schafft es eine Rakete nach dem Start kerzengerade durch die Luft zu fliegen, ohne umzukippen?
Eine Weltraumrakete hat ja keine optisch sichtbaren Mittel zum austarieren, wenn ich mich nicht irre. Die Dinger fliegen immer mit einem Mords-Heckantrieb nach oben und kippen nicht um. Dabei müsste doch eigentlich ein bisschen Wind schon den Kurs ändern und dann müsste die Rakete unkontrolliert durch die Luft schwirren. Doch im Normalfall passiert das ja nicht und die Rakete fliegt straight nach oben. Selbst so Riesenkollosse, wie die Saturn V oder so assymetrische Geschichten wie das Space Shuttle schaffen es. Wie funktioniert das? Wenn man eine Gasflasche nimmt und mit einer Schusswaffe in den Boden dieser Flasche schießt, fliegt das Ding vielleicht 20 Meter gerade nach oben, aber dann wird die Flugbahn quasi dem Zufall überlassen.
13 Antworten
Die Regelungstechnik ist der ähnlich, die man braucht, um einen Besen auf der Hand zu balancieren. Sobald der Besen anfängt zu kippen, muss man unten am Auflagepunkt so nachsteuern, dass die Auflagekraft wieder direkt unter dem Schwerpunkt zu liegen kommt. Man braucht also unten eine seitliche Kraft, die bei der Rakete durch auslenkbare Düsen erzeugt wird.
In diesem Video ist das gut zu sehen:
https://youtube.com/watch?v=OnoNITE-CLc
Bei 0:56 kannst du sehen, wie im Rahmen des Count-Downs diese Funktion überprüft wird.
Bei 1:34 kannst du sehen, wie diese Regelung in dem Moment, wo die Rakete ihre Auflagekraft verliert und in ein instabiles Gleichgewicht kommt, die Regelung besonders intensiv wirkt, um die Rakete gerade zu halten.
Wenn man den Besen auf der Hand balanciert und Kippbewegungen ausgleicht, führt das zu einem seitlichen Versatz des ganzen Systems. Das ist auch bei der Rakete so. Direkt nach dem Abheben sieht man in der Totalen, wie bei diesem Start ein seitlicher Versatz nach links stattfindet.
Nun wissen die Konstrukteure genau, wie stark die Kippbewegung maximal sein darf, um sie noch ausgleichen zu können und sie wissen auch, wieviel seitlichen Platz für regelungsbedingten Versatz sie haben. Dementsprechend gibt es eine Regel, ab welcher Windstärke Starts verboten sind.
Es gibt sichtbare Steuerdüsen, die sensorgesteuert ganz kurze Zündimpulse geben um die Rakete auf Kurs zu halten.
Wernhe von Braun hat das Problem mit einem horizontalen und vertikalen Kreisel gelöst.
Damit: Vernier-Triebwerke
Zur Zeit, als die Raketentechnik noch ziemlich neu war, gab es sehr viele Starts, bei welchen Versuchsraketen ganz jämmerlich kurz nach dem Abheben umkippten, ins Trudeln kamen oder auch einfach explodierten und damit die Arbeit von jeweils hunderten oder tausenden Stunden Entwicklung zunichte machten.
Erst mit der Zeit kriegten die Ingenieure (so z.B. Wernher von Braun , Robert Goddard, Sergei Pawlowitsch Koroljow etc.) das Problem der Stabilität in den Griff. Dazu entwickelten sie ausgeklügelte Korrekturmechanismen.