Wie kommt eine Rakete ins Weltall?

Eine Ariane-Rakete hebt ab. Um ihr gewaltiges Gewicht in den Weltraum zu transportieren, muss sie die Anziehungskraft der Erde überwinden. Bild: ESA, CNES, Arianespace (P. Baudon)
Eine Ariane-Rakete hebt ab. Um ihr gewaltiges Gewicht in den Weltraum zu transportieren, muss sie die Anziehungskraft der Erde überwinden. Bild: ESA, CNES, Arianespace (P. Baudon)

Kurz nach dem Start: Hier siehst du sehr gut, wie die Rakete auf dem Strahl der Treibwerke nach oben schießt. Bild: ESA, CNES, Arianespace (L. Boyer)
Kurz nach dem Start: Hier siehst du sehr gut, wie die Rakete auf dem Strahl der Triebwerke nach oben schießt. Bild: ESA, CNES, Arianespace (L. Boyer)

Eine Rakete ist wahnsinnig schwer. Die europäische Rakete Ariane 5 wiegt zum Beispiel über 700 Tonnen – das entspricht dem Gewicht von Hunderten Autos. Es ist daher nicht gerade einfach, sie ins Weltall zu befördern. Schließlich soll sie ja nicht nur wie ein Flugzeug abheben, sondern sogar die Anziehungskraft unseres Planeten überwinden. Deswegen muss sie sehr schnell sein und mindestens 8 Kilometer pro Sekunde zurücklegen. Dafür nutzen Raketen das sogenannte Rückstoß-Prinzip.

Wenn eine Rakete startet, wird Treibstoff verbrannt. Dadurch entstehen Gase, die mit großer Geschwindigkeit und unter hohem Druck aus den Düsen ausströmen. Die dabei entstehende Kraft treibt die Rakete in die entgegengesetzte Richtung an. Da die Düsen nach unten gerichtet sind, bewegt sich die Rakete demzufolge nach oben. Das nennt man Rückstoß-Prinzip. Ganz stark vereinfacht, kannst du dir das so vorstellen: Du bläst ein Luftballon auf und hälst ihn an der Öffnung fest, so dass keine Luft entweichen kann. Lässt du den Ballon los, fliegt er davon. Denn die ausströmende Luft drückt ihn in die Gegenrichtung. Bestimmt hast du das schon einmal selbst ausprobiert.

Das Gesetz des Herrn Newton

Das Ganze wird mathematisch auch im „3. Newtonschen Axiom” formuliert. Was so kompliziert klingt, besagt: Auf jede Aktion findet eine gleich große, in die Gegenrichtung wirkende Reaktion statt. Deswegen wird es auch „Reaktionsprinzip” genannt. Und herausgefunden hat das der berühmte Physiker Isaac Newton.

Der berühmte englische Wissenschaftler Sir Isaac Newton hat das Rückstoß-Prinzip entdeckt.
Der berühmte englische Wissenschaftler Sir Isaac Newton hat das Rückstoß-Prinzip entdeckt.

Ganz nebenbei bemerkt: Auch in der Natur lassen sich Beispiele finden, die sich nach dem Rückstoß-Prinzip des Herrn Newton fortbewegen – wie etwa Tintenfische, die Wasser einsaugen und dann mit großem Druck aus ihrem Körper herauspressen, so dass sie nach vorne schwimmen.

Aber reicht der Schub, den die Rakete beim Start erhält, um ins Weltall zu gelangen? Nein, ein einmaliger Schub reicht bei größeren Raketen nicht aus. Deswegen sind Raketen aus mehreren Teilen – Stufen genannt – gebaut. Beim Start zündet zunächst die große Hauptstufe mit ihren mächtigen Triebwerken – den stärksten Motoren der Welt. Sie wird zusätzlich von den seitlich angebrachten Hilfsraketen unterstützt – den sogenannten Boostern. Wenn diese Booster ihren Treibstoff verbraucht haben, werden sie abgeworfen.

Die Rakete wird jetzt immer leichter – weil ja auch der Treibstoff selbst ein großes Gewicht hat und unterwegs immer weniger wird. Zugleich beschleunigt die Rakete immer mehr. Sie wird also im Laufe des Fluges immer schneller. Wenn die Hauptstufe schließlich ihren Dienst getan hat, wird auch sie abgesprengt. Dann zündet die Oberstufe und bringt den Satelliten oder das Raumschiff auf die gewünschte Umlaufbahn. Oder – mit noch mehr Tempo – sogar auf Kurs zu anderen Himmelskörpern.

Wie kommt eine Rakete ins Weltall?
Wie kommt eine Rakete ins Weltall?