|
|
|
|
|
Eine Rakete (von ita. rocchetta „Spindel“) ist ein Flugkörper mit Rückstoßantrieb (Raketenantrieb), der von der Umgebung unabhängig ist und daher auch im luftleeren Raum beschleunigen kann.
Raketen, die eine sehr umfassende Eigensteuerung haben und z. B. beweglichen Zielen folgen, werden auch als Lenkflugkörper eingeordnet. Im Gegensatz zu Geschossen haben Raketen lange Beschleunigungsphasen. Wegen der dadurch deutlich geringeren Belastungen kann die Struktur der Rakete sehr leicht gehalten werden.
Bei Raketen reichen die Größenordnungen von Feuerwerksraketen bis hin zu der riesigen Energija oder der Saturn V, die im Apollo-Programm - dem bemannten Flug zum Mond - eingesetzt wurde.
Inhaltsverzeichnis |
Bearbeiten Geschichte
Der erste überlieferte Raketenstart fand 1232 im Kaiserreich China statt. Im Krieg gegen die Mongolen setzten die Chinesen in der Schlacht von Kaifeng eine Art Rakete ein: Dabei schossen sie eine Vielzahl simpler, von Schwarzpulver angetriebener Geschosse auf die Angreifer ab. Die Raketen sollten weniger den Gegner verletzen, als die feindlichen Pferde erschrecken. In Europa fand der erste dokumentierte Start einer Rakete 1555 im siebenbürgischen Hermannstadt statt. Der Flugkörper verfügte bereits über ein Drei-Stufen-Antriebssystem.
1926 testete Robert Goddard in den USA erfolgreich seine selbst entwickelte Rakete mit Flüssigtreibstoff.
1927 Bei Opel beginnt die Raketenforschung mit einem eigens konstruierten Prüfstand zur Messung der Schubkraft der Raketen. Auch Max Valier und Friedrich Wilhelm Sander sind dabei.
1928 Am 11. April steuert Kurt C. Volkhart das erste Ergebnis von Opels Forschung auf der Werksrennbahn: Das Raketenauto RAK1.
1929 Fritz von Opel absolviert im September auf dem Frankfurt-Rebstock den wohl ersten bemannten Raketenflug der Welt. Er wurde mit dem Opel-Sander RAK 1-Flugzeug 150 km/h schnell.
1931 gelang Johannes Winkler, Gründer des VfR (Verein für Raumschiffahrt), der erste Start einer Flüssigkeitsrakete in Europa.
1935 wurden in der Sowjetunion die Raketen GIRD-09 und GIRD-X gestartet. Beide Raketen wurden von der GIRD (Gruppe zum Studium der rückstoßgetriebenen Bewegung), einer Unterorganisation der OSSOAWIACHIM, entwickelt.
1942 hob die erste gesteuerte und flugstabilisierte Großrakete, das deutsche Aggregat 4, in Peenemünde ab und leitete damit die Nutzung von Raketen als Massenvernichtungswaffen ein.
1945 führte Lothar Sieber den ersten bemannten senkrechten Raketenstart durch, in einer Ba 349 Natter aus. Der Flug endete mit einem tödlichen Absturz.
1957 verließ eine modifizierte sowjetische Interkontinentalrakete vom Typ R-7 die Erdatmosphäre und brachte den Satelliten Sputnik in eine Umlaufbahn um die Erde.
Siehe auch: Geschichte der Raumfahrt, Erster bemannter Raketenflug
Bearbeiten Aufbau
Jede Rakete besteht aus den folgenden Baugruppen:
- Triebwerk (Raketentriebwerk bestehend aus Brennkammer, Düse (z. B. Aerospike-Düse), (Pumpensystem und Kühlung)
- Stabilisierungs- und/oder Steuereinheit
- Nutzlast (Sprengkopf, Satellit, Mannschaft, Rückkehrmodul usw.)
Die Baugruppen werden durch die Hülle zusammengehalten. Dabei können einzelne Baugruppen auch mehrfach vorkommen (Mehrstufenrakete).
Bearbeiten Triebwerk
Für eigenstartfähige Flugkörper werden wegen des hohen Beschleunigungsbedarfs chemische Raketentriebwerke verwendet. Bereits erprobte Kernenergie-Raketentriebwerke wurden aus Sicherheits- und Umweltschutzgründen nicht eingesetzt. Elektrische Raketentriebwerke funktionieren nur im Vakuum und werden nur für bereits gestartete Raumsonden und Satelliten verwendet (Ionenantrieb).
Bearbeiten Steuer und Lenkeinrichtungen
Bearbeiten Ungelenkte Raketen
Ungelenkte Raketen werden durch den Abschusswinkel ausgerichtet und während des Fluges lediglich aerodynamisch stabilisiert. Dies erfolgt durch Drall, einen Stabilisierungsstab oder Leitwerke, wobei auch Leitwerke Drall erzeugen können. Die Leitwerke befinden sich dabei stets am hinteren Ende der Rakete, hinter dem Schwerpunkt.
Bearbeiten Beispiele
- Feuerwerksrakete
- Modellrakete
- kleinere Höhenforschungsrakete, wie die MMR06-M
- zahlreiche militärische Raketen kürzerer Reichweite, wie die Katjuscha, einfache Boden-Boden-, Boden-Luft-Raketen oder Geschosse von Raketenpistolen und Raketengeschützen
Bearbeiten Gelenkte Raketen
Gelenkte Raketen unterliegen während des Fluges einer Kursüberwachung und haben die Möglichkeit, den Kurs zu korrigieren. Dabei kann die Kurskorrektur autonom oder durch eine wie auch immer geartete Leitstation erfolgen.
Die Kurskorrektur wird meist durch ein die Raumlage überwachendes Kreiselsystem eingeleitet, auch inertiales Navigationssystem genannt. Es wird heute z. B. durch GPS-Steuerung ergänzt. Dies kann durch folgende Steuerglieder erfolgen:
- Leitwerke wirken auf die umgebende Luft und können damit bei Flügen in der Atmosphäre auch nach Brennschluss genutzt werden.
- Strahlruder wirken direkt im ausgestoßenen Gasstrom.
- Schwenkbare Expansionsdüsen, oder gas-dynamic-steering.
- Steuertriebwerke, die seitlich von der Längsachse wirken.
Im militärischen Bereich werden gelenkte Raketen als Flugkörper bezeichnet.
Bearbeiten Beispiele
- Militärische Raketen größerer Reichweite sind meist ballistische Raketen; die erste in Serie gebaute ballistische und gesteuerte Rakete war die A4.
- Flugabwehrraketen und Panzerabwehrraketen.
- Größere Höhenforschungsraketen.
- Trägerraketen.
Bearbeiten Hülle
Die Hülle von Raketen muss zugunsten des Treibstoffes und der Nutzlast möglichst leicht sein. Um nach Abbrand einer gewissen Treibstoffmenge möglichst wenig Totlast mitzuführen, werden größere Raketen mehrstufig ausgelegt, d.h. nach Brennschluss einer Stufe wird diese abgetrennt und die nächste Stufe zündet. Die Abtrennung erfolgt meist durch Absprengen (Pyrobolzen), kann aber auch durch Zündung der nachfolgenden Stufe erfolgen.
Für Flüge in der Atmosphäre muss die Hülle aerodynamisch geeignet ausgelegt sein, weiterhin kann es zu erheblichen thermischen Belastungen durch Luftreibung kommen.
Bei manchen Raketen, wie der amerikanischen Atlas-Rakete, wird die Hülle durch einen erhöhten Innendruck gehalten.
Bearbeiten Träger- und Höhenforschungsraketen
- Hauptartikel: Trägerrakete, Höhenforschungsrakete, Liste der Raketentypen
- USA: Aerobee, Vanguard, Thor, Atlas, Redstone, Saturn, Scout, Titan, Delta, Pegasus, Space Shuttle, Booster von Trägerraketen
- Russland/Sowjetunion/GUS: MMR06, R-7, Sojus, N1, Zyklon, Zenit, Kosmos, Proton, Energija, Angara, Wolna
- Europa: Ariane 1-3, Ariane 4, Ariane 5, Cirrus, Meteor, Europa, Vega, Monica, Zenit (Schweizer Höhenforschungsrakete)
- Frankreich: Diamant
- Großbritannien: Blue Streak, Black Knight, Black Arrow, Skylark
- Volksrepublik China: Chang Zheng (Langer Marsch), Feng Bao
- Nordkorea: Taepodong
- Japan: Mu-Serie, N-Serie, Kappa- oder J-Serie, H-I, H-II
- Indien: SLV, ASLV, PSLV, GSLV
- Pakistan: Hatf V (Ghauri), Shaheen I und II
- Israel: Shavit
- Brasilien: VLS-1
Bearbeiten Raketenunfälle
- Hauptartikel: Katastrophen der Raumfahrt
Obwohl sich bei der Entwicklung und Erprobung von Raketen viele Explosionen ereigneten, gab es nur wenige Raketenunfälle mit Personenschaden, da im Regelfall sehr strenge Sicherheitsmaßnahmen angewandt wurden.
Bearbeiten Tödliche Raketenunfälle mit Opfern am Boden
| Datum | Unglücksort | Anzahl der Todesopfer | Art des Unglücks |
|---|---|---|---|
| 17. Mai 1930 | Berlin, Deutschland | 1 | Max Valier stirbt bei Brennkammerexplosion |
| 10. Oktober 1933 | Deutschland | 3 | Explosion in der Werkstatt von Reinhold Tiling |
| 16. Juli 1934 | Kummersdorf, Deutschland | 3 | Triebwerksexplosion bei Bodentest |
| 1944? | Tucheler Heide, Polen | ? | Bei einem Versuchsstart stürzt eine A4-Rakete in einen Schützengraben, in dem sich mehrere Personen befinden - mehrere Tote. |
| 28. August 1944 | KZ-Nebenlager Redl-Zipf | 24 | Explosion eines A4-Versuchstriebwerk auf dem Raketenprüfstand „Schlier“. Unter den Toten ist die Raketentechnikerin Ilse Oberth, Tochter Hermann Oberths. |
| 24. Oktober 1960 | Baikonur, Kasachstan | über 126 | Explosion einer R-16 auf der Startrampe (siehe Nedelin-Katastrophe) |
| 14. April 1964 | Cape Canaveral, USA | 3 | Rakete zündete im Montageraum. |
| 7. Mai 1964 | Braunlage, Deutschland | 3 | Bei der Vorführung von Postraketen von Gerhard Zucker explodiert eine Rakete kurz nach dem Start, Trümmer treffen Menschen in der Zuschauermenge. |
| 14. Dezember 1966 | Baikonur, Kasachstan | 1 (?) | Fehlstart eines unbemannten Sojus-Raumschiffes. Der Rettungsturm setzt die Rakete in Brand, die daraufhin explodiert. Siehe Kosmos 133. |
| 26. Juni 1973 | Plessezk, Sowjetunion | 9 | Explosion einer Kosmos-3M auf der Startrampe |
| 18. März 1980 | Plessezk, Sowjetunion | 48 | Explosion einer Wostok-2M auf der Startrampe |
| 14. Februar 1996 | Xichang, Volksrepublik China | 6 | Absturz einer LM-3B-Rakete kurz nach dem Start in ein nahegelegenes Dorf. |
| 15. Oktober 2002 | Plessezk, Russland | 1 | Explosion beim Start einer Sojus-Rakete |
| 22. August 2003 | Alcantara, Brasilien | 21 | Explosion einer VLS-1-Rakete auf der Startrampe |
Bearbeiten Tödliche Raketenunfälle bei bemannten Flügen und der Raumfahrt
| Datum | Fluggerät | Anzahl der Todesopfer | Art des Unglücks |
|---|---|---|---|
| 1. März 1945 | Bachem Ba 349 Natter | 1 | Absturz nach Start. Erster bemannter Raketenflug überhaupt. Pilot: OLT Lothar Sieber. Eine Starthilfsrakete konnte nicht abgeworfen werden, was bei dem anschließenden Manöver das Auslösen des Bremsfallschirms verhinderte (die Bachem Natter hätte sich in der Schlussphase in drei Teile zerlegen sollen). |
| 28. Januar 1986 | STS-51-L (Challenger) | 7 | Explosion kurz nach dem Start. Aus einer undichten Starthilfsrakete austretende Abgase verursachen Explosion des Haupttreibstofftanks. |
| 1. Februar 2003 | STS-107 (Columbia) | 7 | Auseinanderbrechen des Shuttles beim Wiedereintritt in Erdatmosphäre. Ursache war ein beim Start durch abfallende Isolationsteile des Außentanks verursachter Defekt im Hitzeschutzmantel des Shuttles. |
Bearbeiten Physikalische Grundlagen
Obgleich es sehr unterschiedliche technische Realisierungen von Raketen gibt, beruhen alle auf der Übertragung von Impuls auf entgegen der gewünschten Richtung der Beschleunigung der Rakete ausgeworfener Masse.
Den Zusammenhang zwischen der Masse der Rakete und des Antriebsstoffs beschreibt die Raketengrundgleichung. Sie folgt aus der Newtonschen Mechanik und wurde 1903 von dem russischen Physiker Konstantin Ziolkowski erstmals aufgestellt.
Bearbeiten Literatur
- Volkhard Bode, Gerhard Kaiser: Raketenspuren. Peenemünde 1936-1996 - Eine historische Reportage mit aktuellen Fotos. Christoph Links Verlag - LinksDruck GmbH, Berlin 1996, ISBN 3-86153-112-7
- Gerhard Reisig: Raketenforschung in Deutschland. Wie die Menschen das All eroberten. Agentur Klaus Lenser, Münster 1997, ISBN 3-89019-500-8
- Michael J. Neufeld: Die Rakete und das Reich. Wernher von Braun, Peenemünde und der Beginn des Raketenzeitalters. Henschel Verlag, Berlin 1999, ISBN 3-89487-325-6
- Harald Lutz: Die vergessenen Raketenexperimente von Cuxhaven. Sterne und Weltraum 44(3), S. 40 - 45 (2005), ISSN 0039-1263
Werding "So flogen schon die Pharaonen" ISBN 3-9800989-5
Bearbeiten Siehe auch
- Liste der Raketentypen
- Marschflugkörper, Raketengleichung, Raketentreibstoff, Höhenforschungsrakete, Experimentalrakete, Amateurrakete, Treibsatz, Wasserrakete, Raketenstartplatz, Weltraumbahnhof, Raketengrundgleichung, Raketenkamera, Rettungsrakete, Pogoeffekt, Space Shuttle, ESA, NASA
- William Congreve (Erfinder), Wernher von Braun, Conrad Haas, Robert Goddard, Hermann Oberth, Johannes Winkler, Sergei Pawlowitsch Koroljow, Konstantin Ziolkowski, Berthold Seliger, Abdul Kalam, Reinhold Tiling
Bearbeiten Weblinks
Wiktionary: Rakete – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik
Commons: Rakete – Bilder, Videos und Audiodateien- astronautix.com - Ausführliche Daten ziviler und militärischer Raketen
- Treibstoffe deutscher Raketenwaffen
- Einführung in die physikalischen Grundlagen von Raketen, u. a.: Warum kann man nicht à la Jules Verne mit einer Kanone zum Mond schießen? (aus einem Skript der TU Braunschweig).