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Wie funktioniert ein Raketenantrieb?

Wie funktioniert es nur, dass eine Rakete im Weltraum voran kommt? Für diesen Raketenantrieb sind einfache physikalische Gesetze verantwortlich, die jeder im Alltag nachvollziehen kann.

Eine Rakete stößt Verbrennungsgase nach hinten aus.
Eine Rakete stößt Verbrennungsgase nach hinten aus.

Das Gesetz von "actio gleich reactio" - die Physik dahinter

Dieses Gesetz von Kraft und Gegenkraft erkannte und formulierte bereits Newton: Körper üben immer wechselseitig Kräfte aufeinander aus. Diese Kräfte sind gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet. Dieses Gesetz wird auch als Wechselwirkungsprinzip bezeichnet. Dieses Gesetz klingt natürlich zunächst abstrakt, kann jedoch mit zahlreichen Beispielen aus dem Alltag mit Leben erfüllt werden:

  • Wenn Sie sich und Ihr Partner auf Roll- oder Schlittschuhen befinden und Sie den Partner anstoßen, dann werden Sie zwangsläufig von der "reactio" in die Gegenrichtung gestoßen. Gleiches zeigt sich, wenn sich zwei Personen auf Rollwägelchen - einem Experiment aus dem Physikunterricht - befinden.
  • Wenn Sie ein Auto anschieben, so funktioniert dies nur, wenn Sie dem Fußboden gleichzeitig eine gleich große Kraft in die Gegenrichtung geben; Sie müssen sich abstoßen. Dass diese Kraft existiert (auch wenn man sie nicht explizit sieht) zeigt sich, wenn der Boden vereist ist und Ihre Beine nach hinten wegrutschen.
  • So erfährt jeder, der schon einmal mit einer Armbrust oder einem Gewehr einen Schuss abgegeben hat, eine Kraft, die nach hinten gerichtet ist. Diese Kraft muss von der Schulter aufgefangen werden. Auch bei Kanonen kann man die Gegenkraft zum Schuss gut beobachten. Allerdings konnte sich der Baron von Münchhausen nicht selbst aus dem Sumpf ziehen.

Fortbewegung durch Rückstoß - so funktioniert der Raketenantrieb

Dem Rückstoßprinzip, das für den Raketenantrieb verantwortlich ist, liegt das oben besprochene Gesetz von Kraft und Gegenkraft zugrunde.

  • Allerdings ist beim Rückstoßprinzip nach hinten geschleuderte bzw. ausgestoßene Materie im Spiel, denn eine Rakete kann sich ja im luftleeren Raum für ihre Bewegung nicht abstützen, so wie es beim Gehen oder Fahren auf dem Erdboden möglich ist.
  • Ein gutes Beispiel für dieses Rückstoßprinzip ist ein Luftballon, den Sie aufblasen und dann - ohne seine Öffnung zu verschließen - einfach loslassen. Die unter Druck stehende Luft strömt aus und treibt den Ballon voran. Gleichzeitig zeigt das Beispiel, dass für einen effektiven Vortrieb auch ein effektiver Materieausstoß erforderlich ist.
  • Auch bei Raketenantrieb wird Masse nach hinten ausgestoßen und sorgt durch Rückstoß dafür, dass sich die Rakete nach vorne bewegt. Dabei handelt es sich um die stark beschleunigten, da sehr heißen Verbrennungsgase aus der Rakete, die in den (nahezu luftleeren) Weltraum ausgestoßen werden. 
  • Tatsächlich werden diese Verbrennungsgase von den Triebwerken mit hoher Geschwindigkeit nach hinten ausgestoßen, sodass auf die Rakete eine nach vorne gerichtete Kraft ausgeübt wird, die die Rakete antreibt. Gleiches passiert beim Düsentriebwerk moderner Flugzeuge und natürlich auch bei Feuerwerksraketen.
  • Wie der Raketenantrieb funktioniert, kann übrigens mit einem handlichen Raketenmodell vorgeführt werden: Hierfür wird der Raketenrumpf des Modells mit etwas Wasser befüllt und zusätzlich unter Druckluft (Pumpe) gesetzt. Beim Starten wird - wie beim Luftballon - der Einlass, der sich hinten befindet, geöffnet. Der Druck treibt das Wasser als Fontäne heraus, die Rakete wird nach oben befördert.
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