Antrieb

Gliederung
1.	Wie funktionieren sie?

2.	Arten von Raketenantrieben

3.	Wirkungsgrad eines Raketenantriebes

4.	Zur Zeit verwendetet Antriebe

1.Wie funktionieren sie?
Raketentriebwerke sind Triebwerke, die ihre Antriebskraft, durch ausstoßen von Stützmasse (meistens Gas) entgegengesetzt ihrer Bewegungsrichtung erhalten und sich somit fortbewegen. Der Raketenantrieb funktioniert nach dem Prinzip des so genannten Rückstoßprinzip, dass auf das dritte newtonsche Gesetz beruht, dass heißt je größer die Geschwindigkeit der ausgestoßenen Stützmasse ist desto größer ist auch die Kraft mit der, die Rakete angetrieben wird. Die meisten Raketenantriebe benutzen Verbrennungskraftmaschinen, bei denen in einer Brennkammer der Treibstoff mit einem Oxidationsmittel (zum Beispiel Sauerstoff) exotherm reagiert. Bei der Reaktion entsteht ein energetisch höherer Gasförmiger Stoff, der durch eine Düse nach draußen strömt und somit die Rakete nach vorne drückt. Je schneller und heißer die Gase, die Entstehen sind desto mehr Kraft entsteht mit der die Rakete beschleunigt wird.

2.Arten von Raketen antrieben
2.1 Chemische Antriebe Chemische Raketenantriebe funktionieren Ortsungebunden, weil sie zum Antrieb keine Fremdmaterie benutzen. Deshalb ist diese Art von antrieb sehr gut dafür geeignet sich im Weltall (Vakuum) fortzubewegen.

2.1.1	 Feststofftriebwerke Bei Feststofftriebwerke ist der Tank zugleich auch der Brennraum. Diese Bauweise hat den großen Vorteil, dass die Schubkraft sehr groß ist. Der riesige Nachteil ist, dass sobald der Antrieb gezündet wurde ihn man nur schwer steuern kann und zudem ihn nicht mehr abschalten kann.

2.1.2	Flüssigkeitstriebwerk Bei diesem Triebwerkstyp werden die Treibstoffe außerhalb des Brennraums in Tanks gelagert, weshalb eine lange Flugzeit möglich ist. Durch diese Bauweise des Triebwerkes ermöglicht es dieses sehr gut zu steuern und im nach hinein, woraus folgt, dass es möglich ist im Flug mehrere Brennphase zu haben. Einen Nachteil hat dieses Triebwerk jedoch und zwar die maximale Schubkraft beträgt nur 6,9 Mega-Newton beim größten amerikanischen Triebwerk, dem F-1 der Venus, dies ist nur ca. die hälfte wie bei dem Space-Shuttle.

2.2	Weitere Triebwerke Es gibt noch weiter Triebwerksarten, wie Solarthermische-/ Elektrische-/ Nukleare-/ und Kaltgas Raketenantriebe, diese haben jedoch keine Rolle für einen Reise zum Mars haben, weil sie entweder nicht für den Flug ins Weltall geeignet sind oder technisch noch nicht Realisierbar sind. Es Spielen aber auch noch Ökologische und Politische Gründe eine Rolle, wie zum Beispiel bei dem Nuklear Antrieb, der deutlich stärker ist als die „normalen“ Antriebstypen, aber zu bedenklich bei der Verwendung.

3.Wirkungsgrad einer Rakete
Der Wirkungsgrad einer Rakete wird besser je länger sie fliegt, dass liegt daran, dass wenn eine Rakete Treibstoff verbrennt sie leichter wird, aber ihre Schubkraft gleich bleibt. Dies ist aber nur darauf bezogen wenn man im selben Umfeld bliebt damit ist gemeint, dass die Druckverhältnisse und sämtliche Verluste durch Reibung und ähnlichem gleich bleibt.

Der Wirkungsgrad muss besser werden, weil nach dem Impulserhaltungsgesetz gilt p=m*v. Auf den Raketenantrieb bezogen muss dann gelten ms*vs=mr*vr wobei s sich auf die Stützmasse bezieht und r auf die Rakete. Wenn sich am Antrieb selber nichts verändert also ms*vs gleich bleibt und sich nur die Masse der Rakete verändert also mr, dann muss sich also vr vergrößern, dass ms*vs=mr*vrgilt, weil sonst würde die Impulserhaltung nicht gewährleistet werden.

4. Flugzeit mit derzeitigen Antrieben
Mit der zeitigen Raketenantrieben die technologisch in der Lage sind eine Gruppe von Personen mit der nötigen Ausstattung zum Mars zu bringen würde mit der Ariane 5 der europäischen ESA die sich mit 4500 m/s bewegt. Braucht mindestens 140 Tage Flugzeit beim minimal Abstand zwischen Mars und Erde der mindestens 54,6 Millionen km beträgt.

Quellen:
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/raketenantrieb-und-raketengrundgleichung

https://de.wikipedia.org/wiki/Raketentreibstoff

https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/raketentreibstoffe

http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/raketen/chemischer_antrieb.shtml

https://www.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=XU3IT%2f20&id=C650D0E8D25C55FD6E0409DBA698D2BAB9535D6A&thid=OIP.XU3IT_20VEHSLvlfDh3aFwEsDd&q=space+shuttle+antrieb&simid=608007537787342816&selectedIndex=2&ajaxhist=0

https://de.wikipedia.org/wiki/Raketentriebwerk

https://www.space.com/14729-spacekids-distance-earth-mars.html