WikiDer > Reaktionsmotor
EIN Reaktionsmotor ist ein Motor, der funktioniert, indem er Materie gewaltsam in eine Richtung ausstößt (d. Aktion = −Reaktion). Dabei kann es sich um einen kurzfristigen Prozess handeln, der als einzelnes Ereignis betrachtet wird, oder um einen kontinuierlichen Prozess über einen bestimmten Zeitraum.
Die Größe wird in der expressed ausgedrückt schlagen (Kraft mal Zeit, sowohl für die ausgestoßene Masse als auch für das, was gleich der relevanten Masse bleibt, mal die relevante Beschleunigung mal die Zeit, also die relevante Masse mal die Änderung der relevanten Geschwindigkeit), bzw. den Aufprall pro Zeiteinheit (die Kraft, diese gleich der relevanten Masse mal der relevanten Beschleunigung sowohl für die ausgestoßene Masse als auch für die verbleibende Masse).
EIN Raketenschiff ist ein von einem Reaktionsmotor angetriebener Gegenstand mit der notwendigen Reaktionsmasse an Bord. Aus dem oben Gesagten folgt, dass wenn man eine Rakete beschleunigt, indem man beispielsweise eine Masse von 1% der Masse der Rakete (inkl. Restreaktionsmasse) abschleudert, die Geschwindigkeitszunahme 1% der relativen Ausstoßrate. Je höher die Abgasrate, desto sparsamer nutzt der Motor seine Reaktionsmasse. Daraus folgt weiter, dass mit weniger Masse eine Geschwindigkeitszunahme weniger Reaktionsmasse kostet: Bei einer festen Ausstoßgeschwindigkeit nimmt die Masse der Rakete (inkl. Restreaktionsmasse) mit der Geschwindigkeitszunahme exponentiell ab, bis die Reaktionsmasse erschöpft (Die Raketengleichung von Tsiolkovsky). Daher wird überschüssige Masse (leere Kraftstofftanks und nicht mehr benötigte Motoren) oft weggeworfen (mehrstufige Rakete); die Gleichungen werden dann etwas komplizierter. Oft ist der Großteil der Masse einer Rakete beim Start die Reaktionsmasse; zum Beispiel, wenn man eine Rakete benutzt, um eine Satellit die Erde umkreist, ist die erforderliche Reaktionsmasse viel größer als die Masse der Nutzlast, der Satellit.
Eine einfache Anwendung und ein Beispiel ist, ein mit Gas gefülltes (z.B. Luft oder Helium) wegfliegen zu lassen Ballon die nicht geschlossen ist. Durch den Überdruck im Ballon verlässt das Gas den Ballon mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Durch die Elastizität des Ballons wird das Volumen kleiner, sodass der Überdruck länger anhält.
In einer chemischen Reaktionsmaschine ist die Treibstoff (im weitesten Sinne des Wortes, also die Stoffe für die chemische Reaktion, also zB wenn Sauerstoff benötigt wird dann auch den Sauerstoff) eine Doppelfunktion: diese liefert die Energie und die gebildeten Gase bilden die Reaktionsmasse. Aus der Energie pro kg ergibt sich eine Obergrenze für die Ausstoßrate: die kinetische Energie der Verbrennungsgase können die durch die chemische Reaktion erzeugte Energie nie mit einer Geschwindigkeit überschreiten, die der Ausstoßgeschwindigkeit entspricht. Bei 18 MJ/kg beträgt diese Obergrenze beispielsweise 6 km/s; in Wirklichkeit ist es weniger, weil der Wirkungsgrad weniger als 100 % beträgt.
Bei der Ionenmotor es gibt Reaktionsmasse, aber keinen "Brennstoff" im engeren Sinne: Die Energie wird beispielsweise von Sonnenkollektoren geliefert, und die Reaktionsmasse besteht aus Ionen. In diesem Fall ist die Ausstoßrate hoch, was bedeutet, dass im Verhältnis zum Schub wenig Masse, aber viel Energie wird verbraucht.
Für einen Start müssen Reaktionstriebwerke deutlich mehr Schub liefern als ihr Eigengewicht (bei nicht-chemischen Reaktionstriebwerken sollte dies für das Gewicht einschließlich zugehöriger Ausrüstung zur Speicherung und/oder Energieerzeugung, wie Batterien und/oder Sonnenkollektoren) gelten. Nur chemische Reaktionsmotoren erfüllen diese Anforderung. Andere Reaktionstriebwerke können nur verwendet werden, wenn sich das Raumfahrzeug bereits im Weltraum befindet. Ein Vorteil eines solarbetriebenen Reaktionsmotors besteht darin, dass die Energie nicht ausgeht (obwohl die erzeugte Energiemenge abnimmt, wenn sich das Raumfahrzeug weit von der Sonne entfernt).
Die Reaktionsmasse kann auch von anderer Stelle zugeführt werden, zum Beispiel durch Schlange, und auch von dort angetrieben werden, siehe Hydrojetpack und Flyboard.