Hast du jemals eine Gruppe von Kindern beim Spielen von „Red Rover“ gesehen?“Arme verbunden für Stärke, sie singen,“ Red Rover, Red Rover, let Sally come over, “ Und Sallys Herausforderung besteht darin, diese Kette von verbundenen Armen zu durchbrechen. Wenn sie es tut, gewinnt Sally.
Bild Links: Eine Delta-IV-Rakete startet in der Nacht., Credit: NASA
Wenn Sally bricht durch die Kette der Arme, sie hat auch einige wichtige Aspekte des Raumkonzepts der Fluchtgeschwindigkeit demonstriert. Escape Velocity (oder ein mitreißendes Spiel von Red Rover) erfordert ein Objekt, um sich mit genügend Geschwindigkeit und Schub zu treiben, um eine Barriere zu durchbrechen. Sallys Belohnung ist der Jubel ihrer Teamkollegen. Die Belohnung eines Raumfahrzeugs ist eine Reise in den Weltraum oder in die Umlaufbahn.
Fluchtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der ein Objekt reisen muss, um sich von der Gravitationskraft eines Planeten oder Mondes zu befreien und in die Umlaufbahn einzutreten., Ein Raumschiff, das beispielsweise die Erdoberfläche verlässt, muss etwa 11 Kilometer pro Sekunde oder mehr als 40.000 Kilometer pro Stunde (25.000 Meilen pro Stunde) zurücklegen, um in die Umlaufbahn zu gelangen.
Ein endloser Zyklus
Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen ist eine der größten Herausforderungen der Raumfahrt. Das Fahrzeug benötigt eine enorme Menge Kraftstoff, um den Gravitationszug der Erde zu durchbrechen. All dieser Kraftstoff fügt dem Raumfahrzeug ein erhebliches Gewicht hinzu, und wenn ein Objekt schwerer ist, braucht es mehr Schub, um es anzuheben. Um mehr Schub zu erzeugen, benötigen Sie mehr Kraftstoff., Es ist ein Zyklus, den Wissenschaftler durch die Schaffung leichterer Fahrzeuge, effizienterer Kraftstoffe und neuer Antriebsmethoden lösen wollen, die nicht die gleichen Zutaten benötigen, um große Geschwindigkeiten zu erreichen.
Bild rechts: Eine Saturn-V-Rakete ist für den Start vorbereitet. Credit: NASA
Dieser Zyklus von Geschwindigkeit, Treibstoff und Gewicht war ein Hauptgrund, die Saturn-V-Rakete, die die ersten Astronauten zum Mond nahm so groß war. Es erforderte so enorme Mengen an Kraftstoff, um sich von der Erdanziehung zu befreien, dass ein Fahrzeug dieser Größe die einzige praktikable Lösung war., Das Space Shuttle im Einsatz ist jetzt viel kleiner, aber es hat nicht annähernd so weit zu reisen oder fast so viel Gravitationskraft zu überwinden. Zukünftige Weltraumantriebsprojekte wie die Magnetschwebebahn könnten den Größenbedarf verringern, da Geschwindigkeit und Antrieb so erzeugt werden, dass keine großen Kraftstofftanks erforderlich sind.
Bild rechts: Diese Abbildung zeigt mögliche Umlaufbahn., Credit: NASA
In der Astronomie bezieht sich der Begriff Orbit auf den Weg eines Objekts, dessen Bewegung durch den Raum durch die Gravitationskraft eines anderen Objekts gesteuert wird. Der Mond umkreist die Erde und die Erde umkreist wiederum die Sonne. Raumfahrzeuge können auch die Erde umkreisen. Wenn ein Objekt genügend Geschwindigkeit erhält, um die Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen, wird seine Umlaufbahn zu einer offenen Kurve, die als Parabel bezeichnet wird. Wenn es sich weiter schneller als die Fluchtgeschwindigkeit bewegt, ist seine Umlaufbahn eine abgeflachte Kurve, die Hyperbel genannt wird. Ein Raumschiff, das seine Umlaufbahn um die Erde auf einer Reise in Richtung eines anderen Planeten verlässt, bewegt sich in einer hyperbolischen Umlaufbahn.,
Bild rechts: Diese Abbildung zeigt eine Parabel und eine Hyperbel. Credit:NASA
Mit Sallys „Red Rover“ Spiel als Beispiel, denken, wie viel leichter sie durch die Kette brechen könnte, wenn sie die Linie auf Turbo-geladenen Rollschuhen näherte oder wenn sie einen speerförmigen Rammbock vor sich hatte. Alternative Antriebsmethoden und maximierte Aerodynamik sind zwei Faktoren, die Wissenschaftler erforschen, da sie die Möglichkeiten erkunden, Fluchtgeschwindigkeit mit weniger Schwierigkeiten zu erreichen.
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