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Booster (Raketenantrieb)

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Die Booster einerFalcon Heavy setzen zur Landung an
Ein „GEM-40“-Feststoffbooster vor der Montage an eineDelta-II-Rakete
Rückholung einer Space-Shuttle-Feststoffrakete (SRB)

AlsBooster wird in derRaumfahrttechnik und beimilitärischen Raketen eine Hilfsrakete odererste Stufe bezeichnet, die beim Start eingesetzt und dann abgeworfen wird. Sie kann an derTrägerrakete oder einem Außentank (so beimSpace Shuttle) angebracht sein. Booster dienen der Erzeugung zusätzlichenSchubs während des Starts.

Sind sie ausgebrannt, bei gängigen Trägerraketen in 40–60 km Flughöhe, werden sie – meist einige Zeit vor demBrennschluss der ersten Raketenstufe – abgetrennt und fallen zur Erdoberfläche zurück, ins Wasser oder auf das Festland. Bei den chinesischen RaketenLM-2 undLM-3 ist Letzteres die Regel und besonders riskant, da sie mit hochgiftigemHydrazin betrieben werden und teils auf Äckern oder in Wohngebieten niedergehen (wenn auch meist nach Vorwarnung für die jeweilige Region). Die erzielte Geschwindigkeit von Boostern gegenüber der Atmosphäre ist meist nicht hoch genug, um einVerglühen herbeizuführen. Einige größere Booster wie die desSpace Shuttles, derAriane 5 und derEnergija-Rakete landen beziehungsweise landeten mit Hilfe vonFallschirmen weich, um auf Fehler inspiziert und eventuell wieder verwendet zu werden. Die Booster derFalcon Heavy landen senkrecht mittels Triebwerksrückstoß und Landebeinen, die derSuper Heavy können direkt zum Startturm zurückkehren.[1]

Auch im Bereich von Flugzeugen und anderer atmosphärischer Flugkörper finden Booster zur kurzzeitigen Schubsteigerung Anwendung. Flugkörper mitRamjet benötigen zum Beispiel zum Erreichen der für das Triebwerk notwendigen Mindestgeschwindigkeit eine andere Antriebsquelle. Auch als Starthilfe bei Flugzeugen kommen kleine Raketenbooster zum Einsatz. Drohnen wie dieCL-289 werden aus dem Stand mittels eines Raketenboosters gestartet, aber auch größere militärische Flugzeuge können oft optional mit Boostern ausgerüstet werden, um die Startstrecke mittels einesJATO-Starts zu verkürzen.

Technik

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Nach dem verwendetenTreibstoff wird zwischen zwei Bauarten unterschieden:

  • Flüssigtreibstoff-Booster (englischliquid rocket booster, kurzLRB) werden vor allem in sowjetischen/russischen Trägerraketen wieSojus, aber auch indischen (GSLV Mk II) undchinesischen (beispielsweiseLM-2E und LM-3B) Raketen eingesetzt. Gerade auf russischer Seite spricht man allerdings nicht vonBoostern bzw.Hilfsraketen, sondern vonBlöcken der ersten Stufe. Auf US-amerikanischer Seite nutzen bisher dieDelta IV Heavy und dieFalcon Heavy LRBs. Als Liquid-Fly-Back Booster (LFBB) wird ein Konzept für Flüssigtreibstoff-Booster bezeichnet, die durch ihre Rückkehr als Flugzeug zum Startplatz die Startkosten senken sollen.
  • Bei einigen Trägerraketen wurde auch ein Mix von SRB und LRB verwendet, z. B. bei der europäischenAriane 44LP. Bei der japanischenH-2A war der Mix geplant, wurde jedoch nicht umgesetzt.

Häufig werden, je nach Nutzlastmasse, zwei oder vier Booster eingesetzt, um symmetrische Schubverhältnisse zu garantieren; diese sind aber auch bei der Kombination von drei, sechs oder neun Boostern erreichbar. Bei derEnergija wurden die Booster paarweise gebündelt und man konnte die Rakete mit zwei (realisiert), drei oder vier solcher Boosterpaare einsetzen. Bei derDelta II wurden 3, 4 oder 9 Booster verwendet. Einige Raketen wie dieAtlas V können Booster auch in unsymmetrischen Verhältnissen einsetzen; in diesem Fall muss der Schubvektor der Booster trotzdem durch denMassenmittelpunkt der Rakete führen.

  • Zwei Feststoffbooster für das Space Shuttle auf einem Crawler-Transporter
    Zwei Feststoffbooster für das Space Shuttle auf einem Crawler-Transporter
  • Windkanalmodell eines nicht realisierten wiederverwend­baren Boosters
    Windkanalmodell eines nicht realisierten wiederverwend­baren Boosters
  • Der obere Teil eines „GEM-46“-Feststoff­boosters einer Delta II Heavy im Vergleich zur Größe eines Technikers
    Der obere Teil eines „GEM-46“-Feststoff­boosters einerDelta II Heavy im Vergleich zur Größe eines Technikers
  • Ein Feststoffbooster des Space Shuttles wurde im Ozean geborgen und nach Cape Canaveral gebracht.
    Ein Feststoffbooster desSpace Shuttles wurde im Ozean geborgen und nachCape Canaveral gebracht.
  • Booster an den Raketen der2K11 Krug
  • Flüssigtreibstoff-Starthilfsrakete Walter HWK 109-500 (rechts) aus dem Zweiten Weltkrieg mit Fallschirmpaket an einer Arado Ar 234
    Flüssigtreibstoff-StarthilfsraketeWalter HWK 109-500 (rechts) aus dem Zweiten Weltkrieg mit Fallschirmpaket an einerArado Ar 234

Literatur

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  • G. Brüning, X. Hafer:Flugleistungen. Springer Verlag Berlin Heidelberg GmbH, Berlin Heidelberg 1978.
  • Ernst Messerschmid, Stefanos Fasoulas:Raumfahrtsysteme. Springer Verlag Berlin Heidelberg, Berlin Heidelberg 2000,ISBN 978-3-662-09675-8.

Weblinks

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Einzelnachweise

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  1. Mike Wall: SpaceX catches giant Starship booster with 'Chopsticks' on historic Flight 5 rocket launch and landing (video). space.com, 13. Oktober 2024, abgerufen am 15. Oktober 2024 (englisch). 
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