Strahlantrieb und Rakete. Wie eine Rakete abhebt: Raumfahrt in einfachen Worten Warum Raketen nicht im Weltall fliegen

Flammen auswerfen Raketentriebwerke zurückziehen Raumschiff in die Umlaufbahn um die Erde. Andere Raketen bringen Schiffe aus dem Sonnensystem.

Wenn wir an Raketen denken, stellen wir uns jedenfalls Weltraumflüge vor. Aber auch in Ihrem Zimmer können Raketen fliegen, zum Beispiel während Ihrer Geburtstagsfeier.

Ein gewöhnlicher Ballon kann auch eine Rakete sein. Auf welche Weise? Blasen Sie den Ballon auf und drücken Sie seinen Hals zusammen, um zu verhindern, dass Luft entweicht. Lassen Sie nun den Ball los. Er wird anfangen, auf völlig unvorhersehbare und unkontrollierbare Weise durch den Raum zu fliegen, angetrieben von der Kraft der aus ihm entweichenden Luft.

Hier ist eine weitere einfache Rakete. Stellen wir eine Kanone auf einen Eisenbahnwagen. Schicken wir es zurück. Nehmen wir an, dass die Reibung zwischen den Schienen und den Rädern sehr gering ist und das Bremsen minimal ist. Lassen Sie uns eine Kanone abfeuern. Im Moment des Schusses bewegt sich der Wagen vorwärts. Wenn Sie häufig anfangen zu schießen, wird der Trolley nicht anhalten, aber mit jedem Schuss nimmt er an Geschwindigkeit zu. Die Granaten fliegen aus dem Kanonenrohr zurück und schieben den Wagen nach vorne.

Die dabei entstehende Kraft wird als Rückstoß bezeichnet. Es ist diese Kraft, die jede Rakete bewegt, sowohl unter terrestrischen Bedingungen als auch im Weltraum. Welche Substanzen oder Objekte auch immer aus einem sich bewegenden Objekt herausfliegen und es vorwärts treiben, wir werden ein Beispiel für einen Raketenmotor haben.

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Eine Rakete eignet sich viel besser zum Fliegen im All als in der Erdatmosphäre. Um eine Rakete ins All zu starten, müssen Ingenieure leistungsstarke Raketentriebwerke konstruieren. Sie stützen ihre Entwürfe auf die universellen Gesetze des Universums, die von dem großen englischen Wissenschaftler Isaac Newton entdeckt wurden, der Ende des 17. Jahrhunderts arbeitete. Die Newtonschen Gesetze beschreiben die Schwerkraft und was damit passiert physische Körper wenn sie sich bewegen. Das zweite und dritte Gesetz helfen klar zu verstehen, was eine Rakete ist.

Raketenbewegung und Newtonsche Gesetze

Das zweite Newtonsche Gesetz bezieht die Kraft eines sich bewegenden Objekts auf seine Masse und Beschleunigung (Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit). Um eine leistungsstarke Rakete zu bauen, ist es daher notwendig, dass ihr Motor große Mengen verbrannten Treibstoffs mit hoher Geschwindigkeit ausstößt. Newtons drittes Gesetz besagt, dass die Wirkungskraft gleich der Reaktionskraft ist und in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Bei einer Rakete sind die Aktionskraft die aus der Raketendüse austretenden heißen Gase, die Reaktionskraft schiebt die Rakete nach vorne.


Raketen, die Raumschiffe in die Umlaufbahn bringen, nutzen heiße Gase als Energiequelle. Aber alles kann die Rolle von Gasen spielen, dh von festen Körpern, die vom Heck in den Weltraum geworfen werden, bis zu Elementarteilchen - Protonen, Elektronen, Photonen.

Was bringt eine Rakete zum Fliegen?

Viele Leute denken, dass sich die Rakete bewegt, weil die aus der Düse ausgestoßenen Gase von der Luft abgestoßen werden. Aber das ist nicht so. Es ist die Kraft, die das Gas aus der Düse ausstößt, die die Rakete in den Weltraum schiebt. In der Tat ist es für eine Rakete einfacher, im offenen Weltraum zu fliegen, wo es keine Luft gibt und nichts den Flug der von der Rakete ausgestoßenen Gaspartikel einschränkt, und je schneller sich diese Partikel ausbreiten, desto schneller fliegt die Rakete.

Die Interkontinentalrakete ist eine sehr beeindruckende menschliche Schöpfung. Riesige Größe, thermonukleare Kraft, eine Flammensäule, das Dröhnen von Motoren und das bedrohliche Grollen des Starts ... All dies existiert jedoch nur auf der Erde und in den ersten Minuten des Starts. Nach ihrem Ablauf hört die Rakete auf zu existieren. Weiter in den Flug und die Durchführung des Kampfauftrags geht nur noch das, was nach der Beschleunigung von der Rakete übrig bleibt – ihre Nutzlast.

Bei großen Startreichweiten fliegt die Nutzlast einer Interkontinentalrakete viele hundert Kilometer ins All. Es steigt in die Schicht von Satelliten mit niedriger Umlaufbahn, 1000-1200 km über der Erde, und lässt sich kurz zwischen ihnen nieder, nur geringfügig hinter ihrem allgemeinen Lauf. Und dann beginnt es auf einer elliptischen Bahn nach unten zu gleiten ...


Was genau ist diese Belastung?

Eine ballistische Rakete besteht aus zwei Hauptteilen - einem Beschleunigungsteil und einem anderen, für den die Beschleunigung gestartet wird. Der beschleunigende Teil besteht aus einem Paar oder drei großen Multi-Tonnen-Stufen, die mit Kraftstoff und Motoren von unten bis zur Kapazitätsgrenze gefüllt sind. Sie geben der Bewegung des anderen Hauptteils der Rakete - dem Kopf - die notwendige Geschwindigkeit und Richtung. Die Beschleunigungsstufen, die sich im Startrelais gegenseitig ersetzen, beschleunigen diesen Gefechtskopf in Richtung des Bereichs seines zukünftigen Sturzes.

Der Kopf einer Rakete ist eine komplexe Fracht aus vielen Elementen. Es enthält einen Sprengkopf (einen oder mehrere), eine Plattform, auf der diese Sprengköpfe zusammen mit dem Rest der Wirtschaft platziert werden (z. B. Mittel zum Täuschen feindlicher Radargeräte und Raketenabwehrraketen) und eine Verkleidung. Sogar im Kopfteil gibt es Kraftstoff und komprimierte Gase. Der gesamte Gefechtskopf fliegt nicht zum Ziel. Es wird, wie zuvor die ballistische Rakete selbst, in viele Elemente zerlegt und als Ganzes einfach aufhören zu existieren. Die Verkleidung wird sich während des Betriebs der zweiten Stufe unweit des Startbereichs davon trennen und irgendwo entlang der Straße fallen. Die Plattform fällt beim Eintritt in die Luft des Aufprallbereichs auseinander. Elemente nur eines Typs erreichen das Ziel durch die Atmosphäre. Sprengköpfe. Aus der Nähe sieht der Gefechtskopf wie ein länglicher Kegel aus, der eineinhalb Meter lang ist und an der Basis so dick wie ein menschlicher Oberkörper ist. Die Spitze des Kegels ist spitz oder leicht stumpf. Dieser Kegel ist ein Spezialflugzeug, dessen Aufgabe es ist, Waffen an das Ziel zu liefern. Wir werden später auf Sprengköpfe zurückkommen und sie besser kennenlernen.


Ziehen oder schieben?

Bei einer Rakete befinden sich alle Gefechtsköpfe in der sogenannten Ausrückphase oder "Bus". Warum ein Bus? Denn nachdem sie sich zuerst von der Verkleidung und dann von der letzten Booster-Stufe befreit hat, trägt die Ablösestufe die Gefechtsköpfe wie Passagiere entlang ihrer Flugbahnen zu den vorgegebenen Stopps, entlang derer die tödlichen Kegel zu ihren Zielen zerstreut werden.

Ein weiterer "Bus" wird als Kampfstufe bezeichnet, da seine Arbeit die Genauigkeit der Ausrichtung des Gefechtskopfs auf den Zielpunkt und damit die Kampfeffektivität bestimmt. Die Zuchtphase und ihre Arbeit ist eine der wichtigsten große Geheimnisse in einer Rakete. Aber wir werden uns diesen mysteriösen Schritt und seinen schwierigen Tanz im Raum noch ein wenig schematisch ansehen.

Die Zuchtphase hat verschiedene Formen. Meistens sieht es aus wie ein runder Baumstumpf oder ein breiter Brotlaib, auf dem Sprengköpfe mit ihren Spitzen nach vorne montiert sind, jeder auf einem eigenen Federschieber. Die Gefechtsköpfe werden in präzisen Trennwinkeln vorpositioniert (an der Raketenbasis von Hand mit Theodoliten) und blicken hinein verschiedene Seiten wie ein Bund Karotten, wie die Nadeln eines Igels. Die mit Gefechtsköpfen übersäte Plattform nimmt im Flug eine vorgegebene, kreiselstabilisierte Position im Weltraum ein. Und im richtigen Moment werden Sprengköpfe einer nach dem anderen herausgedrückt. Sie werden unmittelbar nach Beendigung der Beschleunigung und Trennung von der letzten Beschleunigungsstufe ausgeworfen. Bis (man weiß ja nie?) sie diesen ganzen ungezüchteten Bienenstock mit Anti-Raketen-Waffen abgeschossen haben oder irgendetwas an Bord der Brutphase fehlschlug.


Die Bilder zeigen Brutstadien der amerikanischen schweren Interkontinentalrakete LGM0118A Peacekeeper, auch bekannt als MX. Die Rakete war mit zehn 300-kt-Mehrfachsprengköpfen bestückt. Die Rakete wurde 2005 außer Dienst gestellt.

Aber das war vorher, zu Beginn mehrerer Sprengköpfe. Jetzt ist die Zucht ein ganz anderes Bild. Wenn früher die Sprengköpfe nach vorne „herausragten“, ist jetzt die Bühne selbst auf dem Weg voraus, und die Sprengköpfe hängen von unten, mit der Oberseite nach hinten, auf den Kopf gestellt, wie die Fledermäuse. Auch der „Bus“ selbst liegt bei manchen Raketen auf dem Kopf, in einer speziellen Aussparung in der Oberstufe der Rakete. Jetzt, nach der Trennung, schiebt die Ablösestufe nicht, sondern zieht die Gefechtsköpfe mit sich. Außerdem schleppt es sich und ruht auf vier kreuzförmigen "Pfoten", die vorne eingesetzt sind. An den Enden dieser Metallpfoten befinden sich nach hinten gerichtete Zugdüsen der Verdünnungsstufe. Nach der Trennung von der Booster-Stufe setzt der „Bus“ mit Hilfe seines eigenen leistungsstarken Leitsystems seine Bewegung sehr genau und präzise in den Anfangsraum. Er selbst belegt den genauen Weg des nächsten Sprengkopfs - seinen individuellen Weg.

Dann werden spezielle trägheitsfreie Schlösser geöffnet, die den nächsten abnehmbaren Sprengkopf halten. Und nicht einmal getrennt, sondern einfach jetzt nicht mit der Bühne verbunden, bleibt der Gefechtskopf hier bewegungslos hängen, in völliger Schwerelosigkeit. Die Momente ihrer eigenen Flucht begannen und flossen. Wie eine einzelne Beere neben einer Weintraube mit anderen Sprengkopftrauben, die durch den Züchtungsprozess noch nicht von der Bühne gepflückt wurden.


K-551 "Vladimir Monomakh" - Russisches Atom-U-Boot strategischer Zweck(Projekt 955 "Borey"), bewaffnet mit 16 Bulava-Interkontinentalraketen für feste Brennstoffe mit zehn Mehrfachsprengköpfen.

Zarte Bewegungen

Die Aufgabe der Stufe besteht nun darin, möglichst schonend vom Gefechtskopf wegzukriechen, ohne dessen genau eingestellte (gezielte) Bewegung seiner Düsen durch Gasstrahlen zu verletzen. Wenn ein Überschalldüsenstrahl auf einen abgelösten Gefechtskopf trifft, fügt er den Parametern seiner Bewegung unweigerlich seinen eigenen Zusatz hinzu. Während der anschließenden Flugzeit (und diese beträgt je nach Startreichweite eine halbe Stunde bis fünfzig Minuten) driftet der Gefechtskopf von diesem „Schlag“ des Auspuffs des Jets einen halben Kilometer seitwärts vom Ziel oder noch weiter ab. Es wird ohne Barrieren treiben: Dort ist Platz, sie haben es geschlagen - es schwamm und hielt sich an nichts fest. Aber ist ein Kilometer zur Seite heute eine Genauigkeit?


Die Borey-U-Boote des Projekts 955 sind eine Reihe russischer Atom-U-Boote der Klasse der strategischen Raketen-U-Boote der vierten Generation. Ursprünglich wurde das Projekt für die Bark-Rakete erstellt, die durch die Bulava ersetzt wurde.

Um solche Effekte zu vermeiden, sind vier obere „Pfoten“ mit voneinander entfernten Motoren erforderlich. Auf ihnen wird die Bühne sozusagen nach vorne gezogen, damit die Abgasdüsen zur Seite gehen und den vom Bühnenbauch abgelösten Gefechtskopf nicht erfassen können. Der gesamte Schub wird auf vier Düsen aufgeteilt, wodurch die Leistung jedes einzelnen Strahls reduziert wird. Es gibt auch andere Funktionen. Zum Beispiel, wenn auf einer Donut-förmigen Brutstufe (mit einer Lücke in der Mitte - mit diesem Loch wird es auf die Booster-Stufe der Rakete gesetzt, wie Ehering am Finger) der Trident-II D5-Rakete, stellt das Steuersystem fest, dass der abgetrennte Gefechtskopf immer noch unter den Auspuff einer der Düsen fällt, dann schaltet das Steuersystem diese Düse ab. Macht "Stille" über dem Gefechtskopf.

Der Schritt sanft, wie eine Mutter aus der Wiege eines schlafenden Kindes, die befürchtet, seinen Frieden zu stören, schleicht auf Zehenspitzen auf den drei verbleibenden Düsen im Niedrigschubmodus davon, und der Gefechtskopf bleibt auf der Zielbahn. Dann dreht sich der „Donut“ der Bühne mit dem Kreuz der Traktionsdüsen um die Achse, so dass der Gefechtskopf unter der Zone der Fackel der ausgeschalteten Düse hervorkommt. Nun bewegt sich die Stufe bereits an allen vier Düsen, bisher aber auch bei wenig Gas, vom verlassenen Gefechtskopf weg. Wenn eine ausreichende Entfernung erreicht ist, wird der Hauptschub eingeschaltet und die Stufe bewegt sich energisch in den Bereich der Zielbahn des nächsten Gefechtskopfs. Dort wird es berechnet, um langsamer zu werden, und stellt die Parameter seiner Bewegung erneut sehr genau ein, wonach es den nächsten Sprengkopf von sich trennt. Und so weiter – bis jeder Sprengkopf auf seiner Flugbahn gelandet ist. Dieser Prozess ist schnell, viel schneller, als Sie darüber lesen. In anderthalb bis zwei Minuten bringt die Kampfphase ein Dutzend Sprengköpfe hervor.


Die amerikanischen U-Boote der Ohio-Klasse sind die einzige Art von Raketenträgern, die in den Vereinigten Staaten im Einsatz sind. Mit an Bord 24 ballistische Raketen s mit MIRV Trident-II (D5). Die Anzahl der Sprengköpfe (je nach Leistung) beträgt 8 oder 16.

Abgrund der Mathematik

Das Vorstehende reicht völlig aus, um zu verstehen, wie der eigene Weg des Sprengkopfs beginnt. Aber wenn Sie die Tür etwas weiter öffnen und etwas tiefer blicken, werden Sie feststellen, dass heute die Raumdrehung der die Sprengköpfe tragenden Absetzstufe das Anwendungsgebiet des Quaternionenkalküls ist, wo die Lageregelung an Bord erfolgt System verarbeitet die gemessenen Parameter seiner Bewegung mit kontinuierlichem Aufbau der Orientierungsquaternion an Bord. Eine Quaternion ist eine solche komplexe Zahl (über dem Feld der komplexen Zahlen liegt der flache Körper der Quaternionen, wie Mathematiker in ihrer exakten Definitionssprache sagen würden). Aber nicht mit den üblichen zwei Teilen, real und imaginär, sondern mit einem realen und drei imaginären. Insgesamt besteht die Quaternion aus vier Teilen, was eigentlich die lateinische Wurzel quatro ausdrückt.

Die Brutstufe verrichtet ihre Arbeit recht niedrig, unmittelbar nach dem Abschalten der Boosterstufen. Das heißt, in einer Höhe von 100-150 km. Und dort wirkt sich noch der Einfluss von Gravitationsanomalien der Erdoberfläche, Heterogenitäten im gleichmäßigen Gravitationsfeld um die Erde aus. Woher kommen sie? Aus unebenem Gelände, Gebirgssystemen, Vorkommen von Gesteinen unterschiedlicher Dichte, ozeanischen Vertiefungen. Gravitationsanomalien ziehen den Schritt entweder mit einer zusätzlichen Anziehungskraft an sich oder lösen ihn im Gegenteil leicht von der Erde.


In solchen Heterogenitäten, den komplexen Kräuselungen des lokalen Gravitationsfeldes, muss die Deaktivierungsphase die Gefechtsköpfe präzise platzieren. Dazu war es notwendig, eine detailliertere Karte des Gravitationsfeldes der Erde zu erstellen. Es ist besser, die Eigenschaften eines realen Feldes in Systemen von Differentialgleichungen zu „erklären“, die die exakte ballistische Bewegung beschreiben. Dies sind große, umfangreiche (um Details aufzunehmen) Systeme von mehreren tausend Differentialgleichungen mit mehreren zehntausend konstanten Zahlen. Und das Gravitationsfeld selbst in geringer Höhe, in der unmittelbaren erdnahen Region, wird als gemeinsame Anziehungskraft von mehreren hundert Punktmassen unterschiedlichen "Gewichts" betrachtet, die sich in einer bestimmten Reihenfolge in der Nähe des Erdmittelpunkts befinden. Auf diese Weise wird eine genauere Simulation des realen Gravitationsfeldes der Erde auf der Flugbahn der Rakete erreicht. Und damit eine genauere Bedienung des Flugsteuerungssystems. Und doch ... aber voll! - schauen wir nicht weiter und schließen die Tür; wir haben genug von dem, was gesagt wurde.


ICBM-Nutzlast am meisten Der Flug wird im Modus eines Weltraumobjekts durchgeführt und erreicht eine Höhe, die dreimal so hoch ist wie die ISS. Eine Flugbahn von enormer Länge muss mit äußerster Präzision berechnet werden.

Flug ohne Sprengköpfe

Die von der Rakete in Richtung des gleichen geografischen Gebiets, in das die Sprengköpfe fallen sollten, zerstreute Abschaltstufe setzt ihren Flug mit ihnen fort. Schließlich kann sie nicht hinterherhinken, und warum? Nach der Zucht der Sprengköpfe beschäftigt sich die Bühne dringend mit anderen Dingen. Sie entfernt sich von den Sprengköpfen, da sie im Voraus weiß, dass sie etwas anders fliegen wird als die Sprengköpfe, und sie nicht stören möchte. Auch die Zuchtstufe widmet ihr gesamtes weiteres Handeln den Sprengköpfen. Dieser mütterliche Wunsch, die Flucht ihrer „Kinder“ auf jede erdenkliche Weise zu schützen, hält für den Rest ihres kurzen Lebens an. Kurz, aber intensiv.

Nach den abgetrennten Sprengköpfen sind andere Stationen an der Reihe. An den Seiten der Stufe beginnen die amüsantesten Gizmos zu zerstreuen. Wie ein Zauberer lässt sie viele sich aufblasende Ballons, einige Metallgegenstände, die einer offenen Schere ähneln, und Objekte in allen möglichen anderen Formen in den Weltraum entlassen. Haltbare Luftballons funkeln hell darin kosmische Sonne Quecksilberglanz einer metallisierten Oberfläche. Sie sind ziemlich groß, einige haben die Form von Sprengköpfen, die in der Nähe fliegen. Ihre mit Aluminiumsputter bedeckte Oberfläche reflektiert das Radarsignal aus der Ferne ähnlich wie der Gefechtskopfkörper. Feindliche Bodenradare werden diese aufblasbaren Sprengköpfe auf Augenhöhe mit echten wahrnehmen. Natürlich fallen diese Kugeln in den allerersten Momenten des Eintritts in die Atmosphäre zurück und platzen sofort. Aber vorher werden sie die Rechenleistung von bodengestützten Radaren ablenken und belasten - sowohl Frühwarnung als auch Lenkung von Anti-Raketen-Systemen. In der Sprache der ballistischen Abfangraketen nennt man das „Komplizierung der aktuellen ballistischen Situation“. Und das gesamte himmlische Heer, das sich unaufhaltsam auf das Fallgebiet zubewegt, einschließlich echter und falscher Sprengköpfe, Luftballons, Spreu- und Eckreflektoren, diese ganze bunte Herde wird als "mehrere ballistische Ziele in einer komplizierten ballistischen Umgebung" bezeichnet.

Die Metallschere öffnet sich und wird zu elektrischer Spreu – es gibt viele davon, und sie reflektieren gut das Funksignal des Frühwarn-Radarstrahls, der sie sondiert. Statt zehn vorgeschriebener fetter Enten sieht das Radar einen riesigen verschwommenen Schwarm kleiner Spatzen, in dem man nur schwer etwas ausmachen kann. Geräte aller Formen und Größen reflektieren unterschiedliche Wellenlängen.

Zusätzlich zu all diesem Lametta kann die Stufe selbst theoretisch Funksignale aussenden, die feindliche Anti-Raketen stören. Oder sie ablenken. Am Ende weiß man nie, womit sie beschäftigt sein kann – immerhin fliegt ein ganzer Schritt, groß und komplex, warum lädt man sie nicht mit einem guten Solo-Programm auf?


Auf dem Foto - der Start der Interkontinentalrakete Trident II (USA) von einem U-Boot aus. Trident ("Trident") ist derzeit die einzige Familie von Interkontinentalraketen, deren Raketen auf amerikanischen U-Booten installiert sind. Das maximale Wurfgewicht beträgt 2800 kg.

Letzter Schnitt

Aerodynamisch gesehen ist die Bühne jedoch kein Sprengkopf. Wenn das eine kleine und schwere schmale Karotte ist, dann ist die Bühne ein leerer, geräumiger Eimer, mit widerhallenden leeren Kraftstofftanks, einem großen, nicht stromlinienförmigen Körper und einem Mangel an Orientierung in der Strömung, die zu fließen beginnt. Mit seinem breiten Korpus mit dezenter Seitenlage reagiert der Step deutlich früher auf die ersten Atemzüge der entgegenkommenden Strömung. Die Sprengköpfe werden auch entlang des Stroms eingesetzt und dringen mit dem geringsten aerodynamischen Widerstand in die Atmosphäre ein. Die Stufe hingegen lehnt sich mit ihren breiten Seiten und Böden wie es sich gehört in die Luft. Es kann der Bremskraft der Strömung nicht entgegenwirken. Sein ballistischer Koeffizient - eine "Legierung" aus Massivität und Kompaktheit - ist viel schlechter als ein Sprengkopf. Sofort und stark beginnt es zu verlangsamen und hinter den Sprengköpfen zurückzubleiben. Aber die Kräfte der Strömung wachsen unaufhaltsam, gleichzeitig erwärmt die Temperatur das dünne ungeschützte Metall und entzieht ihm die Festigkeit. Der Rest des Treibstoffs kocht munter in den heißen Tanks. Schließlich gibt es einen Stabilitätsverlust der Rumpfstruktur unter der aerodynamischen Belastung, die sie komprimiert hat. Überlast hilft, Schotte im Inneren zu brechen. Krak! Scheiße! Der zerknitterte Körper wird sofort von hypersonischen Schockwellen umhüllt, die die Bühne auseinanderreißen und zerstreuen. Nachdem die Stücke ein wenig in der kondensierenden Luft geflogen sind, zerbrechen sie wieder in kleinere Fragmente. Der verbleibende Kraftstoff reagiert sofort. Verstreute Bruchstücke von Bauteilen aus Magnesiumlegierungen werden durch Heißluft entzündet und brennen sofort mit einem blendenden Blitz, ähnlich einem Kamerablitz, aus – nicht umsonst wurde Magnesium in den ersten Taschenlampen in Brand gesetzt!


Alles brennt jetzt mit Feuer, alles ist mit rotglühendem Plasma bedeckt und glänzt rundherum mit der orangen Farbe von Kohlen aus dem Feuer. Die dichteren Teile bewegen sich vorwärts, um langsamer zu werden, die leichteren und Segelteile werden in das Heck geblasen und erstrecken sich über den Himmel. Alle brennenden Komponenten geben dichte Rauchschwaden ab, obwohl diese dichtesten Schwaden bei solchen Geschwindigkeiten nicht an der ungeheuren Verdünnung durch die Strömung liegen können. Aber aus der Ferne sind sie perfekt zu sehen. Ausgestoßene Rauchpartikel ziehen sich über die Flugspur dieser Karawane aus Stücken und Stücken und füllen die Atmosphäre mit einer breiten weißen Spur. Stoßionisation erzeugt ein nächtliches grünliches Leuchten dieser Wolke. Durch die unregelmäßige Form der Bruchstücke erfolgt ihre Verzögerung rasant: Alles, was nicht abgebrannt ist, verliert schnell an Geschwindigkeit und damit die berauschende Wirkung der Luft. Supersonic ist die stärkste Bremse! Am Himmel stehend, wie ein Zug, der auf den Gleisen auseinanderfällt, und sofort durch frostigen Subsound in großer Höhe gekühlt, wird das Band aus Fragmenten visuell nicht mehr zu unterscheiden, verliert seine Form und Ordnung und verwandelt sich in eine lange, zwanzigminütige, ruhige, chaotische Zerstreuung die Luft. Wenn Sie an der richtigen Stelle sind, können Sie hören, wie ein kleines, verbranntes Stück Duraluminium leise gegen einen Birkenstamm klirrt. Hier sind Sie angekommen. Adieu, Zuchtstufe!

Um aus der Erdatmosphäre auszubrechen, benötigen Raketen eine enorme Energiemenge. Beim Verbrennen des Treibmittels entsteht ein Strom heißer Gase, der durch eine Strahldüse nach außen entweicht. Das Ergebnis ist eine Kraft, die die Rakete nach vorne treibt, so wie die aus einem Ballon entweichende Luft ihn dazu bringt, in die entgegengesetzte Richtung zu fliegen.

Das Space Shuttle verwendet zwei Raketen, um gleichzeitig in die Erdumlaufbahn zu gelangen. Sobald das Schiff im Weltraum ist, werden die Booster und der Haupttreibstofftank abgenommen und fallen zurück auf die Erde.
Das Shuttle bringt Satelliten in die Umlaufbahn und führt verschiedene wissenschaftliche Experimente durch. Auf dem Rückweg gleitet und landet es wie ein normales Flugzeug.

  1. Die Kraftstofftanks enthalten etwa zwei Millionen Liter (etwa eine halbe Million Gallonen) Treibmittel.
  2. Fallschirme verlangsamen die Geschwindigkeit, mit der Raketenverstärker nach dem Ablösen auf die Erde fallen.
  3. Die Besatzung des "Shuttle" kann aus sieben Personen bestehen.
  4. Raketenverstärker
  5. Laderaum
  6. Satellit
  7. Chassis

Was ist ein Satellit?

Ein Satellit ist jeder Körper, der einen Planeten umkreist. Der Mond ist ein Satellit der Erde Auf die gleiche Weise wird ein Raumschiff, das in seine Umlaufbahn eintritt, zu einem Satelliten der Erde. Künstliche Satelliten der Erde finden die vielfältigsten Anwendungen. Wettersatelliten machen Bilder von der Wolkendecke der Erde, die Wissenschaftlern helfen, das Wetter vorherzusagen. Astronomische Satelliten übertragen Informationen über Sterne und Planeten zur Erde. Kommunikationssatelliten leiten um die Welt Telefongespräche und Fernsehsendungen.

Das Bild links ist eine Satellitenaufnahme eines Sturms, der gerade Großbritannien passiert hat und sich Skandinavien nähert.

Wusstest du das schon?

Wenn Astronomen die Sterne betrachten, sehen sie viele von ihnen so, wie sie vor Tausenden oder sogar Millionen von Jahren aussahen. Einige dieser Sterne existieren möglicherweise nicht mehr. Das Licht der Sterne braucht so lange, um die Erde zu erreichen, weil die Entfernung zu ihnen unglaublich groß ist.

Und wir wissen, dass zur Bewegung eine gewisse Kraft notwendig ist. Der Körper muss sich entweder von etwas abstoßen, oder ein fremder Körper muss den gegebenen abstoßen. Das ist uns aus der Lebenserfahrung wohlbekannt und nachvollziehbar.

Was im Weltraum abstoßen?

An der Erdoberfläche kann man sich von der Oberfläche oder von darauf befindlichen Objekten abstoßen. Für die Bewegung an der Oberfläche werden Beine, Räder, Raupen usw. verwendet. In Wasser und Luft kann man sich von Wasser und Luft selbst, die eine gewisse Dichte haben, abstoßen und somit mit ihnen interagieren. Die Natur hat dafür Flossen und Flügel angepasst.

Der Mensch hat auf Propellern basierende Motoren entwickelt, die durch Rotation die Kontaktfläche mit der Umgebung um ein Vielfaches vergrößern und es Ihnen ermöglichen, Wasser und Luft abzustoßen. Aber wie sieht es im luftleeren Raum aus? Was im Weltraum abstoßen? Es gibt keine Luft, es gibt nichts. Wie fliegt man im Weltall? Hier helfen das Gesetz der Impulserhaltung und das Prinzip des Strahlantriebs. Lass uns genauer hinschauen.

Momentum und das Prinzip des Strahlantriebs

Impuls ist das Produkt aus der Masse eines Körpers und seiner Geschwindigkeit. Wenn ein Körper stillsteht, ist seine Geschwindigkeit Null. Der Körper hat jedoch eine gewisse Masse. Wenn sich ohne äußere Einflüsse ein Teil der Masse mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Körper löst, muss nach dem Impulserhaltungssatz auch der Rest des Körpers eine gewisse Geschwindigkeit annehmen, damit der Gesamtimpuls gleich bleibt bis Null.

Darüber hinaus hängt die Geschwindigkeit des verbleibenden Hauptteils des Körpers von der Geschwindigkeit ab, mit der sich der kleinere Teil abtrennt. Je höher diese Geschwindigkeit ist, desto höher wird die Geschwindigkeit des Hauptkörpers sein. Dies ist verständlich, wenn wir uns an das Verhalten von Körpern auf Eis oder im Wasser erinnern.

Wenn zwei Personen in der Nähe sind und einer von ihnen den anderen schiebt, gibt er nicht nur diese Beschleunigung, sondern er selbst fliegt zurück. Und je mehr er jemanden schubst, desto schneller fliegt er selbst davon.

Sie müssen dort gewesen sein ähnliche Situation und Sie können sich vorstellen, wie es geht. Also, Darauf basiert der Strahlantrieb..

Raketen, die dieses Prinzip anwenden, stoßen einen Teil ihrer Masse mit hoher Geschwindigkeit ab, wodurch sie selbst eine gewisse Beschleunigung in die entgegengesetzte Richtung erhalten.

Die heißen Gasströme, die bei der Verbrennung von Kraftstoff entstehen, werden durch schmale Düsen ausgestoßen, um ihnen die höchstmögliche Geschwindigkeit zu verleihen. Gleichzeitig nimmt die Masse der Rakete um die Masse dieser Gase ab und erreicht eine bestimmte Geschwindigkeit. Damit ist das Prinzip des Strahlantriebs in der Physik verwirklicht.

Das Prinzip des Raketenfluges

Raketen verwenden ein mehrstufiges System. Während des Fluges trennt sich die untere Stufe, nachdem sie ihren gesamten Treibstoffvorrat aufgebraucht hat, von der Rakete, um ihre Gesamtmasse zu verringern und den Flug zu erleichtern.

Die Anzahl der Stufen nimmt ab, bis der Arbeitsteil in Form eines Satelliten oder eines anderen Raumfahrzeugs verbleibt. Der Treibstoff ist so berechnet, dass er gerade ausreicht, um in die Umlaufbahn zu gehen.

Eine Rakete ist ein Transportmittel für eine Person in der Luft, in der Atmosphäre. Auch Flugzeuge und andere Luftfahrzeuge dienen dem Fliegen. Aber sie kommen aus...

Eine Rakete ist ein Transportmittel für eine Person in der Luft, in der Atmosphäre.. Auch Flugzeuge und andere Luftfahrzeuge dienen dem Fliegen. Aber sie unterscheiden sich voneinander. Die Rakete hebt ab, Flugzeuge und Fahrzeuge fliegen. Aber die Fluggesetze sind andere. Eine Rakete ist eher wie ein großes Projektil, das in die Luft abgefeuert wird. Die Rakete soll in den Weltraum fliegen. Und es hebt aufgrund von Strahlschub ab.

Wie bewegt sich eine Rakete? Wegen Strahlschub.
Kann sie nicht nur in der Luft fliegen? Vielleicht. Sie kann sogar im Vakuum fliegen. Es gibt keine Luft im Weltraum, aber die Rakete fliegt trotzdem. Und noch besser als in der Luft.

Das Raketenflugsystem arbeitet nach dem Newtonschen Gesetz. Die Gase im Motor werden beschleunigt, wodurch Schub entsteht, der Kraft erzeugt. Mit Hilfe dieser Kraft bewegt sich die Rakete. Um sich zu bewegen, müssen Sie von etwas ausgehen. Wenn ein Auto fährt oder eine Person geht, stoßen sie sich von der Erdoberfläche ab und fallen auf sie zurück. Es stellt sich die Bewegung nach vorne heraus, weil die Zugkraft der Erde wirkt. Die Rakete steigt ins All, fällt aber nicht zurück. Mit Hilfe reaktiver Gase wird es von der Erde abgestoßen, kehrt aber nicht zurück und überwindet die Schubkraft. Wasserobjekte funktionieren ungefähr auf die gleiche Weise: ein U-Boot, ein Tintenfisch, ein Hai schwimmen.

Kraftstoff, damit die Rakete abheben kann, verwenden Sie eine Vielzahl von Dingen. Es kann flüssig und fest sein. Durch das Verbrennen von Treibstoff steigt die Rakete in die Luft. Nach der Kraftstoffbrennkammer befinden sich Düsen. Aus ihnen strömt verbranntes Gas aus, das die Rakete ins All befördert. Eine aufsteigende Rakete kann mit einem ausbrechenden Vulkan verglichen werden. Wenn es in die Luft fliegt, können Sie große Rauchwolken, Brandgeruch und Feuer beobachten. Genau wie ein Vulkan oder ein Urknall.

Die Rakete besteht aus mehreren Stufen. Im Laufe ihrer Flucht werden diese Schritte getrennt. Im Weltraum selbst, schon viel einfacher, fliegt ein Raumschiff, das die ganze Extrafracht ausgeworfen hat, was eine Rakete war.

Beispiel Inszenierung

Es sei darauf hingewiesen, dass das Flugzeug nicht in den Weltraum fliegen kann. Luftballon Dasselbe. Von allen bekannten Flugmitteln ist die Rakete das einzige, das in den Weltraum fliegt und über den Planeten Erde hinausfliegen kann.

Das ist interessant: Die Rakete ist bis heute nicht das berühmteste Flugzeug. Es ist bekannt, dass Vimanas einst im Weltraum geflogen sind. Das Flugprinzip ähnelt dem Flug der heutigen Rakete. Der obere Teil der Rakete ähnelt einem Vimana, hat aber eine etwas andere Form.

Wie und warum hebt eine Rakete ab?

Um zu sehen, wie die Rakete abhebt, müssen Sie sich spezielle Fernsehberichte ansehen oder entsprechende Videos im Internet finden. Nur an diesem Prozess beteiligte Personen können direkte Zeugen des Starts werden und aus kurzer Entfernung mit eigenen Augen sehen, wohin sich das Gerät bewegt, während sie sich auf dem Territorium des Kosmodroms befinden müssen.

Wie ist der Start

Das Raumfahrzeug kann nicht von alleine starten, dazu muss es einen Befehl vom Kontrollzentrum erhalten. Die Rakete steht senkrecht auf dem Raumhafen, dann beginnen die Triebwerke einen mächtigen Sound auszusenden. Zuerst erscheint unten eine helle Flamme von beeindruckender Größe, ein wachsendes Grollen ist zu hören. Dann fliegt diese Rakete hoch: zunächst mit relativ geringer Geschwindigkeit, dann schneller. Mit jeder Sekunde, die er sich immer weiter von der Erde entfernt, wird der Ton stärker.

Schon bald befindet sich das Raumschiff in einer Höhe, die sowohl zivile als auch Kampfflugzeuge nicht erreichen können. In einer solchen Höhe fliegen nur Fahrzeuge, die für den Betrieb in den Weiten des Universums ausgelegt sind, die außerhalb der Grenzen der Atmosphären von Himmelskörpern liegen. Buchstäblich eine Minute später befindet sich der Startapparat im All, also im luftleeren Raum. Dann setzt er seinen Weg fort, je nach geplanter Route auf der Erde. Dieses Gerät wird nach wie vor vom Kommandoposten aus gesteuert.

Strahltriebwerke

Das Geräusch, das eine Rakete beim Start macht, weist darauf hin, dass sie mit Strahltriebwerken ausgestattet ist. Die Motoren werden durch die Kraft angetrieben, die aus dem Auftreten eines starken Strahls heißer Gase resultiert. Diese Gase entstehen in einer speziellen Kammer, wenn der Brennstoff verbrennt. Es mag unglaublich erscheinen, dass sie in der Lage sind, eine mehrere Tonnen schwere Rakete problemlos in die Weltraumumlaufbahn zu starten, während das charakteristische Geräusch in ziemlich großer Entfernung vom Startplatz zu hören ist.

Es ist jedoch zu bedenken, dass die in den Kammern von Fahrrädern oder Autos enthaltene Luft dem Gewicht beider Personen, die Zweiräder fahren, erfolgreich standhält. Fahrzeuge, und Fahrer von Autos sowie deren Passagiere und Fracht. Daher ist es nicht verwunderlich, dass zu heißes Gas mit riesige Kraft der aus der Düse der Rakete austritt, kann sie mit hoher Geschwindigkeit nach oben schieben. Praktisch nach jedem Start einer Rakete muss die aus besonders haltbaren Materialien gebaute Startplattform repariert werden, denn Raketen sollten nicht von einer beschädigten Oberfläche abheben.

Newtons drittes Gesetz

Wir sprechen über das Gesetz, was das Impulserhaltungsgesetz bedeutet. Anfangs hat eine Rakete, die vor dem Start unbeweglich auf der Startrampe steht, keinen Impuls. Nach dem Einschalten der Motoren nimmt das Geräusch zu, während der Verbrennung des Kraftstoffs entstehen gasförmige Produkte hohe Temperatur, die mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse austreten Flugzeug. Dadurch entsteht ein Impulsvektor, der nach unten zeigt.

Es gibt jedoch ein Impulserhaltungsgesetz, wonach der Gesamtimpuls, den das Startfahrzeug gegenüber der Startrampe aufnimmt, immer noch gleich Null sein muss. Hier entsteht ein weiterer Impulsvektor, dessen Wirkung darauf abzielt, das Produkt in Bezug auf die ausgehenden Gase auszugleichen. Es scheint aufgrund der Tatsache, dass sich das stationäre Raumschiff in Bewegung setzt. Der Aufwärtsimpuls ist gleich dem Gewicht des Produkts mal seiner Geschwindigkeit.

Wenn die Raketentriebwerke stark genug sind, nimmt es schnell Fahrt auf. Diese Geschwindigkeit reicht aus, um das Raumschiff für eine relativ kurze Zeit in die Erdumlaufbahn zu bringen. Das Startfahrzeug hat eine Leistung, die direkt von dem eingefüllten Kraftstoff abhängt. Während der Sowjetzeit liefen Raketentriebwerke mit Flugkerosin. Derzeit wird eine komplexere chemische Mischung verwendet, die beim Verbrennen eine enorme Energiemenge freisetzt.

 

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