Raketen und Raumfahrt

Funktionsweise und Herstellung von Raketen leicht verständlich erklärt

Dieses reich bebilderte und leicht verständliche Buch gibt dem Leser einen umfassenden Einblick in die faszinierende Welt der Raumfahrt und Feuerwerkerei. So werden beispielsweise Raketenantriebe mit flüssigem und festem Treibstoff, Einstufen- und Mehrstufenraketen, Modell- und Weltraumraketen, Satelliten und Raumsonden sowie Schwarzpulver- und Feuerwerksraketen eingehend behandelt. Dem Leser werden dabei die wichtigsten Materialien, Werkzeuge und Verfahren zur Herstellung von Weltraum- und Feuerwerksraketen leichtverständlich und wissenschaftlich fundiert vermittelt.

Das gebundene Buch (engl. Hardcover) enthält auf über 270 Seiten mehr als 160 Abbildungen. Nachfolgend sind jedoch nur einige der insgesamt 160 Fotografien und Illustration zu sehen:

1. Kapitel: Grundlagen der Raketentechnik

Im 1. Kapitel wird das Funktionsprinzip von Ein- und Mehrstufen-Raketen leicht verständlich erklärt. Dabei werden Raketen mit Wasserdampf, flüssigem oder festem Treibstoff oder einer Kombination von beidem (Hybridrakete) vorgestellt. Der Aufbau von Treibsätzen für Modellraketen und Feuerwerk-Raketen werden anhand von Schnittbildern gezeigt. Die Funktionsweise einer Flüssigstoff-Rakete wird am Beispiel der deutschen V2-Rakete aus dem 2. Weltkrieg erläutert.

Die Erklärung einer Hybrid-Rakete erfolgt am Beispiel einer Mini-Rakete, die flüssiges Lachgas aus einer Sahnekapsel als Sauerstofflieferant und ein Kunststoffrohr als Brennstoff verwendet. Gegen Ende des ersten Kapitels wird der Aufbau der Atmosphäre und die Flughöhen verschiedener Raumschiffe und Satelliten sowie ihre Bahnformen bei verschiedenen Geschwindigkeiten erläutert. Auch das Flugzeug Airbus ZERO-G zur Simulation von Schwerelosigkeit wird vorgestellt. Schliesslich werden das Sonnensystem und die Entfernung der Planeten von der Sonne anschaulich präsentiert. In diesem Kapitel wird ausserdem die Aufstiegsbahn einer dreistufigen Trägerrakete und ihre Flugbahn zum Mond sowie die Entfernung verschiedener Satelliten von der Erde behandelt.

2. Kapitel: Kenngrössen einer Rakete

Die Leistungs- und Kenndaten einer Rakete werden erklärt und an einem einfachen Beispiel (V2-Rakete) anschaulich berechnet. Vorgestellt werden unter anderem der genaue Aufbau von Raketenantrieben, ein Prüfstand zur Messung der Schubkraft von Modellraketen-Treibsätzen, eine Normbrennkammer zur Leistungsmessung verschiedener Treibstoffmischungen und vieles mehr. Auch wird erklärt, warum für die Startraketen (engl. Booster) vom Space Shuttle fester Treibstoff anstelle von flüssigem bevorzugt wird.

3. Kapitel: Die theoretischen Grundlagen der Raketentechnik

In diesem Kapitel wird dem Leser beispielsweise der Unterschied zwischen Temperatur und Wärme sowie Atomen und Molekülen leicht verständlich erklärt. "Es werden Fragen beantwortet wie: Warum hat die Form einer Lavaldüse einen so grossen Einfluss auf die Leistung? Warum steigt die Triebwerkleistung mit der Flughöhe bzw. mit abnehmendem Luftdruck so stark an? Ausserdem wird die Geschwindigkeit, mit der die Abgase aus der Düse entweichen, auf einfache Weise berechnet.

4. Kapitel: Raketenflug

Im 4. Kapitel werden Modellraketen, Höhenforschungs-Raketen, Satelliten und Weltraum-Sonden behandelt. Die Höchstgeschwindigkeit der dreistufigen Mondrakete Saturn V wird nur anhand ihres Start- und Treibstoffgewichtes bestimmt. Es werden Fragen behandelt wie: Wie viel Treibstoff ist für den Transport eines nur 1 Kg schweren Satelliten in eine erdnahe Umlaufbahn erforderlich? In welcher Zeit umkreist ein bestimmter Satellit die Erde und mit welcher Geschwindigkeit?

Für den Bau einer Modellrakete werden der notwendige Startschub, die Schwarzpulvermenge für den Fallschirmaustoss und der genaue Fallschirmdurchmesser bestimmt. Es werden zudem die Abmessungen der Heckflossen und die Gewichtsverteilung festgelegt, die für einen stabilen Aufstieg der Rakete erforderlich sind. Dabei wird auch auf die Lenkung einer Rakete mit Leitwerk, Drallstabilisierung oder Kreiselplattform kurz eingegangen. Berechnet wird auch die genaue Flugbahn, Beschleunigung und Geschwindigkeit einer kleineren Rakete.

5. Kapitel: Feststoff-Raketenantriebe

In diesem Kapitel werden zunächst die Einsatzgebiete von Feststoffraketen vorgestellt. Dann wird auf alle festen Raketen-Treibstoffe eingegangen, und zwar vom Schwarzpulver über die Schiessbaumwolle bis zum kautschukelastischen Verbundtreibsatz. Dabei kommen 14 verschiedene Salze zur Sprache, die den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff liefern. Ein Schnittbild durch einen Treibsatz einer Modellrakete veranschaulicht dem Leser die Bauweise, wobei die Treibsatz-Leistungsdaten in einem einfachen Rechnungsbeispiel ermittelt werden.

6. Kapitel: Kautschukelastischer Treibsatz

Das 6. Kapitel geht näher auf die Konstruktion und den Bau eines kautschukelastischen Verbundtreibsatzes ein, wobei auch die dabei verwendeten Materialien vorgestellt werden. Hierbei werden alle zahlreiche Treibsatz-Formen und die Segmentbauweise vorgestellt. Selbst das Wickelverfahren zur Herstellung einer Brennkammer aus Kohlfasern wird in einer Bilderserie erklärt. Nicht nur die genaue Zusammensetzung einiger erprobter Fest-Treibstoffe wird angegeben, sondern auch deren Herstellung. Das Kapitel endet mit einer Beispielrechnung zur Entwicklung eines Raketenantriebes für die Interkontinentalrakete MINUTEMAN II.

7. Kapitel: Feuerwerksraketen

Das letzte Kapitel beinhaltet die Zusammensetzung und die Herstellung von Schwarzpulver. Auch die Verkohlung von Faulbaumholz zur Gewinnung von Holzkohle für die Schwarzpulver-Fabrikation wird genau erläutert. Das Fabrikationsverfahren der Firma "Parente Fireworks" wird in einer reich bebilderten Anleitung präsentiert. Dann folgt eine sehr detaillierte Beschreibung der Herstellung von Feuerwerkraketen mit Schwarzpulver als Treibstoff. Schnittbilder durch verschiedene Feuerwerkraketen veranschaulichen die Erklärung. Auch die genauen Rezepturen der verwendeten Leuchtsterne werden bekannt gegeben, und zwar mit genauen Mengenangaben. Am Ende des Kapitels werden spezielle Arten von Feuerwerksraketen vorgestellt (Heulraketen, Stroboskop-Blitz-Raketen, Goldschweif-Raketen, drallstabilisierte Feuerwerkraketen).

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