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Der Erde entkommen

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Garfik: Schwerkraftwirkung um die Erde und den Mond als Trichter in einer EbeneDen größten Einfluss auf den Flug einer Rakete hat die Schwerkraft der Himmelskörper. Wenn wir von der Erde aus andere Himmelskörper erreichen wollen, ist es so, als befänden wir uns am Grund eines spiegelglatten Trichters, der in eine endlose Ebene gesteckt wurde. In der Ebene stecken weitere Trichter die die anderen Himmelskörper repräsentieren. Je mehr Masse ein Himmelskörper hat, desto ausgedehnter und tiefer ist sein Trichter.

Flugbahnen im gedachten Schwerkrafttrichter eines PlanetenUm die Erde zu verlassen müssen wir an der spiegelglatten Trichterwand entlang die weite Ebene erreichen. Dazu können wir unser Fahrzeug am Trichterboden beschleunigen und die Trichterwand hochrasen lassen. Die Beschleunigungsphase unseres Fahrzeugs entspricht den ersten Minuten eines senkrechten Raketenstarts, in denen die Rakete beschleunigt. Ihr weiteres Flugverhalten hängt von der erreichten Geschwindigkeit ab. Je höher die Geschwindigkeit nach der Beschleunigungsphase ist, desto höher steigt sie. Offenbar gibt es eine bestimmte Geschwindigkeit, mit der die Ebene schließlich erreicht wird, so dass unser Fahrzeug nicht mehr zum Trichterboden zurückfällt. Dies ist die so genannte Fluchtgeschwindigkeit. Für unseren Planeten sind das 11,2 km/s. Ist die Startgeschwindigkeit größer, bleibt unserem Fahrzeug in der Ebene eine entsprechende Überschussgeschwindigkeit.

Umlaufbahnen

Ein Körper, der entlang der Trichterwand horizontal rotiert, wird nicht nerunterrutschen, falls seine Geschwindigkeit groß genug ist. Je höher der Körper ist, je weiter er also vom Trichterzentrum entfernt ist, desto sanfter ist die Steigung des Trichters. Entsprechend kleiner muss seine Geschwindigkeit sein, um seine Höhe zu halten. Dies bedeutet, dass die Fliehkraft der Schwerkraft die Waage hält. Nach dieser Gesetzmäßigkeit bewegen sich Planeten um Sonnen und Satelliten um Planeten. In einer erdnahen Umlaufbahn liegt die Geschwindigkeit bei 8 km/s. Elliptische Umlaufbahnen ergeben sich, wenn die Geschwindigkeit nicht ausreicht, die Höhe zu halten. Während der Körper fällt, beschleunigt er. Sobald er schnell genug ist, steigt er wieder auf und wird langsamer ...

Zuletzt aktualisiert am Donnerstag, 10. September 2009 um 15:53 Uhr  

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