Wie schnell muss eine Rakete sein, um den Weltraum zu erreichen?

Wie schnell muss eine Rakete sein, um den Weltraum zu erreichen?

Für den Einstieg in den Weltraum und das Erreichen eines stabilen Erdorbits ist eine beträchtliche Geschwindigkeit erforderlich. Der Weltraum beginnt in einer Höhe von 100 Kilometern über der Erdoberfläche, wo der atmosphärische Widerstand vernachlässigbar wird.

Um die Anziehungskraft der Erde zu überwinden und in die Umlaufbahn zu gelangen, muss eine Rakete eine Geschwindigkeit von etwa 27.500 Kilometern pro Stunde (km/h) erreichen. Diese hohe Geschwindigkeit wird als Orbitalgeschwindigkeit bezeichnet.

Die Berechnung der Orbitalgeschwindigkeit basiert auf physikalischen Prinzipien:

• Newtons Gravitationsgesetz: Dieses Gesetz besagt, dass sich Objekte mit einer Masse gegenseitig anziehen. Die Anziehungskraft zwischen der Erde und einer Rakete ist proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen.
• Newtons zweites Bewegungsgesetz: Dieses Gesetz besagt, dass die Beschleunigung eines Objekts proportional zur aufgebrachten Kraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse ist.

Durch die Kombination dieser Gesetze kann die Orbitalgeschwindigkeit wie folgt berechnet werden:

Orbitalgeschwindigkeit = √(GM/r)

wobei:

• G die Gravitationskonstante ist (6,674 × 10^-11 m³/(kg s²))
• M die Masse der Erde ist (5,972 × 10^24 kg)
• r der Abstand vom Erdmittelpunkt zur Rakete ist (6.378 km + 100 km = 6.478 km)

Unter Verwendung dieser Werte ergibt die Berechnung eine Orbitalgeschwindigkeit von 27.500 km/h.

Um den Weltraum zu erreichen, muss eine Rakete diese Orbitalgeschwindigkeit erreichen, indem sie Treibstoff verbrennt und Schub erzeugt. Mehrstufige Raketen werden verwendet, um diese hohen Geschwindigkeiten zu erzielen, wobei jede Stufe die vorherige abstößt und die Rakete weiter beschleunigt.

Die Erreichung des Weltraums ist eine bemerkenswerte technische Leistung, die sorgfältige Berechnungen, fortschrittliche Materialien und präzises Engineering erfordert. Die Orbitalgeschwindigkeit ist ein grundlegendes Konzept, das für das Verständnis der Weltraumforschung und die Erkundung des Weltraums von entscheidender Bedeutung ist.