Erfahren Sie, wie die Fluchtgeschwindigkeit funktioniert und wie Sie die Fluchtgeschwindigkeit berechnen

Es braucht eine bestimmte Geschwindigkeit, damit ein Objekt eine Umlaufbahn um einen Himmelskörper wie die Erde erreicht. Es braucht noch mehr Geschwindigkeit, um aus einer solchen Umlaufbahn auszubrechen. Wenn Astrophysiker Raketen entwerfen, die zu anderen Planeten reisen – oder ganz aus dem Sonnensystem –, nutzen sie die Rotationsgeschwindigkeit der Erde, um die Raketen zu beschleunigen und sie außerhalb der Reichweite der Erdanziehungskraft zu starten. Die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um aus einer Umlaufbahn auszubrechen, wird als Fluchtgeschwindigkeit bezeichnet.

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• Was ist Fluchtgeschwindigkeit?
• Wie funktioniert Fluchtgeschwindigkeit?
• Wie berechnet man die Fluchtgeschwindigkeit?
• Was ist die Fluchtgeschwindigkeit der Erde?
• Was ist der Unterschied zwischen Fluchtgeschwindigkeit und Umlaufgeschwindigkeit?
• Möchten Sie mehr über Weltraumforschung erfahren?
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Was ist Fluchtgeschwindigkeit?

Die Fluchtgeschwindigkeit, wie sie für die Raketenwissenschaft und die Raumfahrt gilt, ist die Geschwindigkeit, die ein Objekt (wie eine Rakete) benötigt, um der Gravitationsbahn eines Himmelskörpers (wie eines Planeten oder eines Sterns) zu entkommen.

Wie funktioniert Fluchtgeschwindigkeit?

Ähnlich wie die Umlaufgeschwindigkeit variiert die Fluchtgeschwindigkeit basierend auf der Entfernung, die ein Objekt von einem Schwerpunkt hat. In der Praxis gilt: Je höher die Höhe der Rakete über der Erde ist, desto weniger Geschwindigkeit ist erforderlich, um:

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• Die Erde umkreisen
• Entfliehen Sie dem Gravitationsfeld der Erde ganz

Ein Grund dafür, dass Kommunikationssatelliten die Erde umkreisen können, ohne ständig Energie zu verbrauchen, ist, dass sie sich in einer Höhe von Meilen über der Erde befinden. Im Gegensatz dazu muss ein Verkehrsflugzeug, das viel näher an der Erdoberfläche fliegt, ständig Energie aufbringen, um am Himmel zu bleiben. Nach diesem Prinzip benötigt eine weit von der Erdoberfläche entfernte Rakete vergleichsweise weniger Energie, um eine Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen, als wenn die Rakete nahe an der Erde fliegt.

Wie berechnet man die Fluchtgeschwindigkeit?

Die Fluchtgeschwindigkeit ist eine Funktion der Umlaufgeschwindigkeit eines Objekts. Wenn Sie die Geschwindigkeit nehmen, die erforderlich ist, um die Umlaufbahn auf einer bestimmten Höhe zu halten, und sie mit der Quadratwurzel von 2 multiplizieren (was ungefähr 1,414 ist), erhalten Sie die erforderliche Geschwindigkeit, um die Umlaufbahn zu verlassen, und das Gravitationsfeld, das diese Umlaufbahn steuert.

Betrachten Sie im Zusammenhang mit der Erforschung des Weltraums ein Raumschiff, das derzeit die Erde umkreist. Wenn es seinen Motor lange genug zündet, wird es schließlich schnell genug fliegen, um in den Weltraum zu fliegen und der Schwerkraft des Planeten zu entkommen. Diese Geschwindigkeit, die Fluchtgeschwindigkeit genannt wird, ist einfach die Quadratwurzel von 2 oder 41 Prozent schneller als die Umlaufgeschwindigkeit.

Was ist die Fluchtgeschwindigkeit der Erde?

Theoretisch beträgt die Fluchtgeschwindigkeit an der Erdoberfläche 11,2 km pro Sekunde (6,96 Meilen pro Sekunde). Die Fluchtgeschwindigkeit auf der Mondoberfläche beträgt ungefähr 2,4 km pro Sekunde (1,49 Meilen pro Sekunde).

In der praktischen Anwendung sind diese Zahlen nicht so wichtig. Raketen entkommen der Schwerkraft der Erde nicht, indem sie direkt von der Oberfläche starten. Stattdessen schicken astronomische Ingenieure diese Raketen zuerst in die Umlaufbahn und verwenden dann die Umlaufgeschwindigkeit als Schleuder, um eine Rakete auf ihre notwendige Fluchtgeschwindigkeit zu bringen. Darüber hinaus berücksichtigen die oben aufgeführten Fluchtgeschwindigkeiten nicht den atmosphärischen Widerstand, was tatsächlich die erforderliche Geschwindigkeit erhöhen würde, die erforderlich ist, um dem Gravitationsfeld des Planeten zu entkommen. Dies ist ein weiterer Grund, warum Raketenwissenschaftler zuerst Raumschiffe in die Umlaufbahn bringen, bevor sie auf Fluchtgeschwindigkeit schießen.

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Die Umlaufgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um eine Umlaufbahn um einen Himmelskörper wie einen Planeten oder einen Stern zu erreichen, während die Fluchtgeschwindigkeit die Geschwindigkeit ist, die erforderlich ist, um diese Umlaufbahn zu verlassen. Um die Umlaufgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, muss mit einer konstanten Geschwindigkeit gefahren werden, die

• Richtet sich an der Rotationsgeschwindigkeit des Himmelskörpers aus
• Ist schnell genug, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, die das umkreisende Objekt zur Körperoberfläche zieht

Die Bahngeschwindigkeit wird durch die gekrümmte Oberfläche eines Planeten, Sterns oder anderen Himmelskörpers ermöglicht. Ein umkreisendes Objekt neigt dazu, sich in einer geraden Linie zu bewegen, während der Körper, das es umkreist, Kurven bewegt. Als solche verhindert die konstante Krümmung des umkreisten Körpers, dass das umlaufende Objekt vollständig auf die Oberfläche fällt, vorausgesetzt, dass das umlaufende Objekt die richtige Geschwindigkeit beibehält.

Im Weltraum ist es aufgrund des Trägheitsprinzips einfacher, eine konstante Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten als auf der Erde. Eines der Trägheitsgesetze von Sir Isaac Newton besagt, dass ein bewegtes Objekt dazu neigt, in Bewegung zu bleiben, es sei denn, es wird von einer äußeren Kraft beeinflusst. In der Erdatmosphäre trifft ein Flugobjekt auf viele Luftmoleküle, die die Geschwindigkeit dieses Objekts beim Flug durch den Himmel kumulativ verlangsamen. Wenn Sie die Erdatmosphäre verlassen, wird die Luft leerer, mit weniger Molekülen, um der Vorwärtsgeschwindigkeit eines umkreisenden Objekts entgegenzuwirken.

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