kann ein Raumschiff nicht langsam in die Atmosphäre eindringen um dann nicht zu verglühen?

Question

Frage mich, warum die Raumschiffe immer dieses Problem beim Eintritt in die Erdatmosphäre haben und verstehe leider gar nichts davon. Bin aber sicher, dass es hier jede Menge "Schlauis" gibt, die mir das beantworten werden. Danke im voraus!

Answer 1

Sicher könnte es das. Das Problem ist bloß daß Du dabei eine *Unmenge* Treibstoff verbrauchen würdest. Und mit Unmenge meine ich so viel, daß es vollkommen unwirtschaftlich wäre so ein Raumschiff überhaupt zu starten.

Nehmen wir mal an, daß Du ein Space Shuttle meinst. Dieses fliegt in einem Orbit um die Erde herum. Damit es dort auch bleibt und nicht herunterfällt müssen sich die Fliehkraft und die Erdanzeihungskraft gegenseitig aufheben. Das ist, je nach Höhe nur bei einer bestimmten Geschwindigkeit der Fall: Fliegst Du zu schnell um die Erde herum wisrt Du von der Fliehkraft nach außen weggeschleudert, zu langsam fällst Du durch die Erdanzeihungskraft wieder herunter.

Diese notwendige Geschwindigkeit liegt im Bereich vieler Kilometer pro Sekunde, ist also sehr schnell. Ein Shuttle fliegt in weniger als einer Stunde einmal um die Erde herum.

Wenn Du nun wieder landen willst, mußt Du diese Geschwindigkeit loswerden, und andersherum zieht Dich die Erde auch wieder auf dei Oberfläche zurück, wenn Du ein bisschen bremst. Und genauso macht man es auch: Mit ein bisschen Treibstoff bremst man das Shuttle ein bisschen ab, und dann beginnt es zu sinken. Es ist allerdings immer noch sehr schnell. Die restliche Geschwindigkeit geht dann durch Luftreibung mit der Atmosphäre verloren, ohne daß man zum weiteren Bremsen die Treibwerke nach vorne laufen lassen müßte.

Wollte man langsam durch die Atmosphäre müßte man das Raumschiff mithilfe der Treibwerke viiiieeeel stärker abbremsen. Dann wäre man allerdings viel zu langsam und würde wie ein Stein nach unten fallen, um das zu verhindern müßte man die ganze Zeit während des Abstiegs aus dem Orbit auch noch ein zweites paar Treibwerke nach unten laufen lassen um die Fallgschweindigkeit zu begrenzen.

Das bräuchte sooooo viel Treibstoff, daß das Raumschiff beim Start schon so schwer wäre, daß man noch mehr Treibstoff bräuchte um das ganze überhaupt hoch zu bekommen.

Wenn Du ein Raumschiff, daß nicht im Orbit war meinst, wie zum Beispiel die Mondmissionen (naja, der Mond ist genaugenommen auch im Erdorbit): Dort hat man ja eine große Geschwingkeit, weil man so weit "fällt", man war ja sehr hoch über der Erdoberfläche. Dieses Problem löst man auf die gleiche Weise, indem man die Geschwindigkeit durch Reibung in der Atmosphäre abbaut, weil man zum Bremsen und langsamen absteigen einfach nicht genug Treibstoff mitnehmen kann.

Kurzum: Physikalisch ginge das, aber es wäre vollkommen unwirtschaftlich.

Answer 2

jaein
wenn Du unbegrenzt Energie haettest ginge das.
Das Shuttle wurde um sich im Orbit zu halten auf 26500 km/h beschleunigt. Das ist weit ueber das 20-fache der Schallgeschwindigkeit. Um es wieder eintreten zu lassen ohne das es glüht muesste man es zunaechst abbremsen, und dann auch noch gegen die Schwerkraft vom Schub mehr und mehr tragen lassen.
Diese Energie steht nicht als Treibstoff zur Verfügung, also bremst man es nur kurz (4 minuten) gegen die Flugrichtung ab, das es langsam absinkt, und den Rest des Abbremsens macht dann die Luftreibung.
Im Grunde ist der ganze Raumflug ein ganz cleveres Energiemanagement. Und das derzeitige Verfahren ist das effizienteste, was man so kennt.

Answer 3

Wenn ein Raumschiff wieder auf die Erde zurückkehren will, muss es von ursprünglich mehr als 25000 km/h auf eine "vernünftige" Landegeschwindigkeit abgebremst werden. Da aus Gewichtsgründen für die Landung kein Treibstoff vorhanden ist, bleibt nur die Abbremsung durch den Luftwiderstand. Dabei wird die kinetische Energie des Raumschiffs aber in Wärme umgewandelt. Ein simples Rechenbeispiel zeigt, wieviel Wärme das ist. Nehmen wir einfach ein 1kg-Gewicht. Bei 25000 km/h = 6944 m/s hat das Ding die kinetische Energie
1/2 * m * v² = 24 Mega-Joule. Eisen hat eine spezifische Wärmekapazität von 460 J/(kgK). Das bedeutet: Würde die gesamte kinetische Energie des Gewichts beim Eintritt in die Atmosphäre dazu benutzt, nur dieses Gewicht gleichmäßig zu erhitzen, käme man auf eine Temperatur von über 50000 Grad. Klar, dass es in Wirklichkeit nicht so einfach ist. Es wird natürlich ganz viel Luft erwärmt. Aber die Oberfläche der Raumphäre kriegt halt trotzdem noch einiges an Wärme ab.

Answer 4

Moin

das problem ist das ein raumschiff sehrstark abgebremst werden muss , was wiederum eine menge ernergie verlangt . was bei den heutigen antriebssystemen bedeuten würde das eine extra rakete gestartet werden müsste , um diese energie in form von treibstoff dort hinzubringen

das risiko und der energie aufwand um das hinzubekommen ist wirtschaftlich nicht tragbar

wenn wir antriebe haben die ne menge schubleistung bei geringen energiespeicher volumen haben wird es möglich

an den rest mal wenn das shutle so stark abgebremst wird das es nicht kocht beim eintritt dann würde es jawohl mit der nase nach vorn eintauchen ,ab ca 30km höhe könnte es dann durch die tragflächen ihren kurs kontolieren und die schwerkraft würde das ding dann nur helfen beim segeln ( ärodynamik ( segeltechnik ))

Mfg

Answer 5

Naja langsamer als normal gehts einfach nicht.
Das Raumschiff hat ja schon wegen der Rotation im Erdorbit nen Höllenspeed drauf. Und wenn es dann erst wieder ins Feld der Erdanziehung gerät, dann wirken noch mehr Kräfte auf das Raumschiff ein, welche es schneller machen.
Kaum ein weg, es zu verlangsamen würde wirklich funktionieren.
-Du kannst nicht schon in Gott weiß wie viel km Höhe einen Fallschirm öffenen, der verglüht auch sofort oder reißt ab
-später bremst sich das Schiff ja, indem es sich waagrecht "stellt" . würde es das beim Eintritt in die Erdatmosphäre auch schon tun, würden selbst die besten Wärmeschutzkacheln durchschmelzen... in der Phase kann man wirklich nur mit Aerodynamik arbeiten
-und sowas wie Gegenschub aus der Raumschiffnase wäre ebenfalls mehr lebnsgefährlich für den Astronaut als hilfreich, denn dadurch könnte es ins Straucheln geraten, da sie ja nur einseiti wirken würde
Es gibt einfach keinen Weg, der enormen Reibungskraft in dieser Höhe jegliche Angriffsfläche zu nehmen.
- zumindest ist er noch nicht erfunden worden

Answer 6

Da man mindestens die 1. kosmische Geschwindigkeit erreichen muss, um in den Orbit zu kommen, wird der Abstieg bei der Rückkehr so bald nicht ohne den gefährlichen "Höllenritt" bei Hochofentemperaturen möglich sein. Die Chancen stehen aber gut, dass die herkömmliche Raketentechnik in nicht allzuferner Zukunft durch atmosfärische Ionenantriebe abgelöst wird, die einem Raumfahrzeug die heissen Gase mit starken Magnetfeldern vom Leibe halten. Man spricht vom MHD-Antrieb, der dem Impulsantrieb aus Star-Trek entspricht. Ich las etwas davon, dass damit innerhalb der Erdatmosfäre Geschwindigkeiten von Mach 30 (über 30000km/h !!) möglich wären.

Answer 7

Nein das geht nicht, mit was soll denn die sehr hohe Geschwindigkeit gedrosselt werden, "Sprit" ist nicht mehr da... und wenn sie langsam eindringen würde dann würde sie schnell abstürzen weil ja kein Schub mehr da ist

Answer 8

Die Erdanziehungskraft ist zu groß bzw.die Dichte der oberen Schichten ist zu gering,sodaß es "Gegenschub" mit den Triebwerken erzeugen müßte um langsam einzudringen.Dafür sind die Triebwerke des Shuttels zu klein und auch der Treibstoff nicht in ausreichender Menge vorhanden.