Rakete
Das Wort Rakete kommt vom italienischen 'rocchetta' und bedeutet Spindel. Im ursprünglichen Sinne versteht man darunter einen Flugkörper mit Rückstoßantrieb, der von der Umgebung unabhängig ist und daher auch im luftleeren Raum fliegen kann.
Eine Rakete ist
- jegliches Fluggerät bezeichnet, das sich selbst nach dem dritten Newtonschen Gesetz (actio=reactio) fortbewegt. Einfach gesagt, stoßen Raketen sich von dem aus ihnen austretenden Abgasen ab. Ihre Größenordnungen reichen von den allbekannten Feuerwerksraketen bis hin zu der riesigen Saturn V die im Apollo Projekt eingesetzt wurde. Die einfachste Demonstration des Raketenprinzips liefert ein mit Atemluft aufgeblasener und losgelassener Luftballon. Dieses Grundprinzip ist seit ca. 100 v.Chr. bekannt, als Heron von Alexandrien den Äolusball entwickelte.
Aufgrund ihres Fortbewegungsprinzips und der Tatsache, dass sie ihren gesamten Treibstoff mit sich führen, können Raketen auch im luftleeren Weltall eingesetzt werden. Weiterhin läßt sich durch das Mitführen des Treibstoffes die Beschleunigungsphase auch nach dem Verlassen des Startgerätes aufrechterhalten. Dadurch lassen sich die Beschleunigungswerte niedrig halten und die Struktur der Rakete kann leicht gehalten werden.
Aufbau
Jede Rakete besteht aus den folgenden Baugruppen:
- Motor
- Stabilisierungs- und/oder Steuereinheit
- Nutzlast
Die Baugruppen werden durch die Hülle zusammengehalten. Dabei können einzelne Baugruppen auch mehrfach vorkommen. (Mehrstufige Rakete)
Motor
Die meisten Raketen arbeiten mit brennbaren Treibstoffen, das heißt also chemisch. Der Treibstoff kann entweder in Festform vorliegen oder flüssig sein.
Der Treibstoff verbrennt in einer Brennkammer, die dabei entstehenden Gase werden durch eine oder mehrere Expansionsdüsen Lavaldüse ausgestoßen und erzeugt so den gewünschten Schub.
Im Falle eines festen Treibstoffes ist der Treibstofftank auch gleichzeitig die Brennkammer.
Bei flüssigen Treibstoffen wird zwischen diergolen und monoergolen treibstoffen unterschieden. Bei diergolen wird ein Oxidator, oft flüssiger Sauerstoff getrennt bevorratet und erst in der Brennkammer mit dem eigentlichen Treibstoff gemischt. Findet dort die Reaktion ohne weitere Katalysatoren oder Zündmittel statt, so spricht man von hypergolen Treibstoffen.
Monoergole Treibstoffe finden nur in Spezialfällen Anwendung.
Militärische Raketen werden meist mit festen Treibstoffen verwendet, da diese besser lagerfähig sind und das Tanken vor dem Einsatz entfällt. Auf Grund der höheren Energiedichte finden bei Weltraummissionen nur diergole Flüssigtreibstoffe Verwendung.
Es existieren zur Anwendung im Weltall auch Raketen mit Ionentriebwerken.
Steuer und Lenkeinrichtungen
Ungelenkte Raketen
Werden durch den Abschußwinkel ausgerichtet und während des Fluges lediglich aerodynamisch stabilisiert. Dies erfolgt durch Drall oder Leitwerke, wobei auch Leitwerke Drall erzeugen können. Die Leitwerke befinden sich dabei stets am hinteren Ende der Rakete, hinter dem Schwerpunkt.
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 immer geartete Leitstation erfolgen.
Die Kurskorektur kann durch folgende Steuerglieder erfolgen:
- Leitwerke wirken auf die umgebende Luft und können damit bei Flügen in der Athmosphäre auch nach Brennschluß genutzt werden
- Strahlruder wirken direkt im ausgestoßenem Gasstrom
- schwenkbare Expansionsdüse(n)
- Steuertriebwerke
Hülle
Die Hülle von Raketen muß zu Gunsten des Treibstoffes und der Nutzlast mögliichst leicht sein. Um nach Abbrand einer gewissen Treibstoffmenge möglichst wenig Totlast mitzuführen, werden größere Raketen mehrstufig ausgelegt. D.h. nach Brennschluß einer Stufe wird dies abgetrennt und die nächste Stufe zündet, dabei kann die Abtrennung auch durch Zündung der nachfolgenden Stufe erfolgen.
Die Auslegung der Hülle hängt sher stark vom Anwendungsbereich der Rakete ab. Für Flüge in der Athmosphäre muß die Hülle aerodynamisch günstig ausgelegt werden, weiterhin wirken bei hoher Geschwindigkeit erhebliche aerodynamische Kräfte auf die Hülle ein und es kann zu erheblichen thermischen Belastungen durch Reibung kommen.
Trägerraketen
- Europa
- China
- Japan
- N - Serie
- H - Serie
- Indien
- SLV
- ASLV, PSLV, GSLV
- Israel
- Shavit
Siehe auch: V2, Cruise Missile, Wernher von Braun, Space Shuttle, Apollo-Projekt, Sojus, Saturn, Langer Marsch, ESA, NASA, Ariane, Raketengleichung, Robert Goddard, Hermann Oberth, Konstantin Ziolkowski