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Wie funktioniert ein Raketentriebwerk?

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Letztes Update am 22.10.2014, 13:49
Raketentriebwerke sind Antriebsformen, die Antriebskräfte durch Ausstoßen von Stützmasse erzeugen.

Zunächst müssen die Besonderheiten eines Raketentriebwerks geklärt werden und das Rückstoßprinzip im Kontext mit dem dritten Newtonschen Axiom („Lex Tertio“ der paarweise auftretenden Kräfte) geklärt werden.

Raketentriebwerke sind Antriebsformen, die Antriebskräfte durch Ausstoßen von negativer Stützmasse erzeugen. Je höher die Geschwindigkeit der Stützmasse, desto wirksamer ist die Triebkraft und die Möglichkeit zur Geschwindigkeitsveränderung. Raketenantriebe werden von Trägerraketen und Raumfahrzeugen genutzt, die Satelliten in den Weltraum befördern oder Menschen bzw. Materialien zwischen der Weltraumstation ISS und der Erde. Auch im militärischen Bereich werden Raketentriebwerke benötigt, um ballistische Raketen oder reaktive Geschosse anzutreiben.

  • Gefahren gibt es vielseitige: Bei allen Systemen, die mit Treibstofftanks arbeiten, können in der Reaktion mit Sauerstoff und entsprechenden Lecks Explosionen und Verpuffungen vorkommen. 
  • Hinzu kommen je nach Technik unterschiedliche Eignungsgrade des Triebwerks. Bei Feststoffantrieben lässt sich die Schubkraft schlecht regulieren, so dass sie nur als Hilfsantriebe bei Weltraumraketen fungieren. 
  • Flüssigkeitstriebwerke ermöglichen mehrere Zündungsvorgänge während des Fluges. 
  • Bei Hybridtriebwerken werden sowohl feste als auch flüssige Brennstoffe verwendet. Diese Technik hat sich als sehr ökonomisch herausgestellt. 
  • Die solarthermischen Triebwerke existieren bereits in Gestalt von Parabolspiegeln, dennoch muss man sie noch als in Entwicklung befindlich betrachten. 
  • Elektrische Antriebe haben Nachteile; daher sind sie ungeeignet für Steuerungsmanöver. Sie können die Austrittsgeschwindigkeit eines Treibstoffes positiv beeinflussen.

  1. Raketenantriebe sind Verbrennungskraftmaschinen, d.h. die Stützmasse wird durch Verbrennung eines Stoffes in einer Brennkammer bei sehr hohen Temperaturen erhitzt. 
  2. Das energiereiche Produkt tritt gasförmig aus. Die so erzeugte kinetische Energie erzeugt Schubkraft nach dem Rückstoßprinzip. 
  3. Die Austrittsöffnung wird Düse genannt, sie dient der Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit sowie der Erhöhung des Innendrucks in der Brennkammer.
  4. Während des Betriebs verliert die Rakete an Masse, was zur Beschleunigung beiträgt. Als Energieträger dienen chemische Stoffe oder nukleare zw. elektrische. Energie in Form von Ionen.
  5. Bei einer chemischen Energiezufuhr führt die Rakete alle Treibstoffe mit sich. Dadurch ist sie unabhängig. Insgesamt werden drei Formen des chemischen Energieantriebs unterschieden.
  6. Feststofftriebwerke, Flüssigkeitstriebwerke, Hybridraketentriebwerke. Zusätzlich existieren Solarthermische Triebwerke und elektrische Triebwerke, die sich ihrerseits in drei weitere Untergruppen aufteilen lassen: elektrothermischer Antrieb, elektromagnetischer Antrieb und elektrostatischer Antrieb.
  7. Seit die Kernspaltung zur Energiegewinnung handhabbar wurde, werden nukleare Triebwerke eingesetzt, was hauptsächlich im militärischen Bereich eine Rolle spielt.
  8. Daneben gibt es noch Kaltgasantrieb, der häufig genutzt wird, um die Lage von Satelliten zu ändern oder zu stabilisieren.

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