Wie ein Raketentriebwerk im luftleeren Raum funktioniert
Viele Menschen verbinden Flug mit Luft und glauben, dass ein Fahrzeug ohne Atmosphäre nicht vorankommen kann. Bei Raketen liegt diese Annahme jedoch völlig falsch. Der Schlüssel liegt in der Art und Weise, wie die Antriebsenergie erzeugt und wie die Kraft auf das Fahrzeug übertragen wird. In diesem Beitrag wird erklärt, warum ein Raketentriebwerk auch im vollkommenen Vakuum der Erde oder des Weltalls funktionieren kann.
Verbrennung ohne atmosphärischen Sauerstoff
Ein verbreitetes Missverständnis bezieht sich auf die Verbrennung. Auf der Erde kann man Feuer nur sehen, weil Sauerstoff aus der Luft mit dem Brennstoff reagiert. Explosive Stoffe und Raketentreibstoffe umgehen dieses Problem, indem sie den nötigen Sauerstoff bereits in ihrer chemischen Struktur tragen. In den Molekülen von bekannten Sprengstoffen finden sich Sauerstoffatome (zum Beispiel O₆, O₉ oder O₁₂), die die rasche Oxidation ermöglichen.
Raketen verfahren nach dem gleichen Prinzip: Sie besitzen einen eigenen Oxidator, also eine Substanz, die den Brennstoff vollständig oxidiert, ohne dass externe Luft nötig ist. Das berühmte Artemis‑Programm nutzt beispielsweise flüssigen Wasserstoff als Brennstoff und flüssigen Sauerstoff als Oxidator. Sobald beide Komponenten im Brennkammer‑Mischer zusammengeführt werden, entsteht eine extrem heiße und schnell expandierende Gasmischung, die auch im Vakuum brennen kann.
Schub erzeugen – ohne an die Luft zu stoßen
Der zweite Irrtum betrifft die Schuberzeugung. Viele denken, ein Fahrzeug müsse sich gegen ein Medium „abstoßen“, um Vortrieb zu erhalten. Bei Raketen gilt das dritte Newtonsche Gesetz: Jede Aktion erzeugt eine gleichgroße, entgegengesetzte Reaktion. Wenn die heißen Verbrennungsgase mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse nach hinten ausgestoßen werden, erfährt die Rakete eine Gegenkraft, die sie nach vorne schiebt.
Dieses Prinzip erfordert keinerlei äußere Materie. Es genügt die Masse des ausgestoßenen Gases, dessen Geschwindigkeit und die daraus resultierende Impulsänderung. Deshalb kann ein Raketentriebwerk sowohl innerhalb der dichten Erdatmosphäre als auch im tiefsten Weltraum gleich effektiv funktionieren.
Zusammenfassung: Masse, Geschwindigkeit und Physik
Die Fähigkeit einer Rakete, im luftleeren Raum zu fliegen, beruht also auf zwei wesentlichen Faktoren: dem mitgeführten Oxidator, der die Verbrennung ermöglicht, und dem Prinzip von Aktion und Reaktion, das den Schub erzeugt. Ohne Luft, ohne äußeren Widerstand – nur mit der richtigen Menge an Treibstoff, oxidierenden Stoffen und einer präzise ausgelegten Düse kann ein Raumfahrzeug seine Geschwindigkeit erhöhen und seine Mission erfüllen.
Source: https://scientias.nl/hoe-kan-een-raket-vliegen-zonder-lucht/
