Was ist eine Weltraumrakete?

Eine Weltraumrakete ist im Kern ein Rückstoßtriebwerk mit Tanks und einer Nutzlast obenauf. Brennkammer und Düse erzeugen den Schub; die Tanks speichern Treibstoff (Kerosin, Wasserstoff, Methan) und Oxidationsmittel (in fast allen Fällen flüssiger Sauerstoff); die Struktur hält das gesamte Fahrzeug zusammen, und die Nutzlastverkleidung schützt die Nutzlast beim Durchqueren der Atmosphäre. Ein Lenksystem mit Kreiseln und Computern steuert den Flug, indem es die Düsen oder kleine Hilfstriebwerke ausrichtet.

Schwarzpulverraketen gibt es seit dem mittelalterlichen China, doch die Weltraumrakete entstand mit der Theorie: Konstantin Ziolkowski formulierte 1903 die Gleichung, die Geschwindigkeit, Masse und Treibstoff miteinander verknüpft, und Robert Goddard startete 1926 die erste mit Flüssigtreibstoff betriebene Rakete. Die deutsche V2 überschritt 1944 als erstes Objekt die 100-km-Höhenmarke. Nach dem Krieg brachte die sowjetische R-7 am 4. Oktober 1957 Sputnik in die Umlaufbahn, und die Saturn V brachte zwischen 1968 und 1972 die Apollo-Astronauten zum Mond.

Ein Flugzeug benötigt Luft, um Auftrieb zu erzeugen und Treibstoff zu verbrennen; eine Rakete braucht beides nicht. Deshalb fliegt ein Flugzeug höchstens etwa 20 bis 30 km hoch, während eine Rakete diese Zone in gut einer Minute durchquert und im Vakuum weiter beschleunigt. Der Preis dafür ist Ineffizienz: Eine orbitale Rakete verbrennt in neun Minuten mehrere Hundert Tonnen Treibstoff, um einige Dutzend Tonnen in die Umlaufbahn zu bringen. Die wiederverwendbaren Trägerraketen des vergangenen Jahrzehnts versuchen, zumindest einen Teil dieser Investition zurückzugewinnen, um erneut zu fliegen.