Was sind Weltraumraketen?

Eine Rakete funktioniert aufgrund des dritten Newtonschen Gesetzes. Sie verbrennt Treibstoff und Oxidationsmittel in einer Kammer, und die Gase treten mit mehreren Kilometern pro Sekunde durch die Düse aus; das Fahrzeug erhält einen gleich großen, entgegengesetzten Schub. Im Gegensatz zu einem Flugzeugtriebwerk führt sie ihr eigenes Oxidationsmittel an Bord mit, sodass sie nicht von der Atmosphäre abhängt und auch im Weltraum weiter Schub erzeugt. Tatsächlich arbeitet sie im Vakuum sogar besser, da die Düse die Gase ausdehnen kann, ohne dass der Atmosphärendruck gegenwirkt.

Um die Umlaufbahn zu erreichen, sind etwa 7,8 km/s nötig, und die Ziolkowski-Raketengleichung besagt, dass der Treibstoff, um diese Geschwindigkeit zu erreichen, den größten Teil der Masse ausmachen muss: bei einer typischen Trägerrakete sind es rund 90 %. Um nicht leere Tanks mitschleppen zu müssen, wird das Fahrzeug in Stufen unterteilt, die nach dem Verbrauch abgeworfen werden. Jede nachfolgende Stufe ist kleiner und startet mit der Geschwindigkeit, die ihr die vorherige mitgegeben hat. Dieses Schema, das zu Beginn des 20. Jahrhunderts vorgeschlagen wurde, wird bis heute von jeder im Einsatz befindlichen Trägerrakete verwendet.

Je nach Treibstoff unterscheidet man Feststoffraketen, einfach und leistungsstark, aber nicht drosselbar, und Flüssigtreibstoffraketen, komplexer, aber steuerbar und abschaltbar; viele Trägerraketen kombinieren beide. Nach Einsatzzweck unterscheidet man suborbitale Raketen, die auf- und wieder absteigen, ohne die Umlaufbahn zu erreichen, von orbitalen Raketen, die Satelliten, Kapseln oder Sonden in eine stabile Umlaufbahn oder auf eine Fluchtbahn bringen können. Von Sputnik 1957 bis zu den heutigen Konstellationen ist alles, was die Menschheit über die Atmosphäre hinaus geschickt hat, mit einer von ihnen gereist.