Wie funktioniert das?
Große Rakete = großer Motor?
Man mag es kaum glauben, aber die Trägerraketen bewegen sie nur dadurch fort, dass sie Materie ausstoßen. Daher muss eine Rakete, um schnell und weit zu fliegen, sehr schwer sein. Ein echtes Paradox!
Die Rakete erzeugt ihre Bewegung selbst
Du hast bestimmt schon mal einen Garten gesprengt. Wenn der Wasserdruck stark ist, wirst du leicht nach hinten gedrückt. Tja, und genau so funktioniert ein Raketentriebwerk. Im luftleeren Raum gibt es weder Luft noch Wasser, die verdrängt werden könnten, wie das bei einem Flugzeug oder einem Schiff der Fall ist. Der Antrieb kommt vielmehr aus der Materie, die das Triebwerk ausstößt. Bei der Rakete ist diese Materie das Gas, das durch die Mischung von Brennstoff* und Oxidator* entsteht. Den Raketentreibstoff führt die Rakete in ihren Tanks mit. Je größer der Gasdurchsatz und die Ausstoßgeschwindigkeit des Gases, desto größer auch die Schubkraft der Rakete.
Gas – eine Frage der Strategie
Wir sehen also, Durchsatz und Ausstoßgeschwindigkeit sind ungeheuer wichtig. Es ist aber manchmal schwierig, beides gleichzeitig zu erreichen. Daher muss das Verhältnis zwischen Durchsatz und Ausstoßgeschwindigkeit optimiert werden, je nachdem, was das Triebwerk gerade leisten soll. Beim Start beispielsweise ist die Rakete aufgrund ihrer Treibstoffladung, die 90% ihrer gesamten Masse ausmacht, sehr schwer. Daher braucht man eine sehr große Schubkraft, um sie vom Boden zu lösen. In diesem Fall verwendet man feste (pulverförmige) Raketentreibstoffe, die eine starke Schubkraft, aber eine sehr geringe Ausstoßgeschwindigkeit haben. Das sind die berühmten „Booster“, die man bei Ariane 5 sehen kann. Nach dem Start verwendet man flüssige Treibstoffe, die so genannte Diergole, die aus Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Sie erzeugen weniger Schubkraft, haben dafür aber eine hohe Ausstoßgeschwindigkeit. Das heißt, eine Rakete hat nicht ein, sondern mehrere Triebwerke!
