Können andere Flugzeuge als Raketen ins All fliegen?

Ich habe mich immer gefragt, ob es Flugzeugen und anderen Luftfahrzeugen möglich ist, die Erdatmosphäre zu verlassen. Normale kommerzielle Transportflugzeuge können ziemlich hoch fliegen, aber dann brauchen sie Luft, um den Geschwindigkeitsschub zu bekommen. Reaktive Motoren scheinen eine bessere Idee zu sein, aber ich weiß nicht, wie wichtig Luft für sie ist.

Ist es möglich, mit einem Nicht-Raketenflugzeug von der Erdoberfläche ins All zu gelangen?

Ich denke, dass Flugzeuge , wie der Name schon sagt, Luft verwenden, um Höhe zu gewinnen und zu halten. Auftrieb ist eine Kraft, die von einem Tragflügel in der Luft erzeugt wird. Sobald Sie Luft entfernen (Definition des Raums), entfernen Sie auch die Auftriebsmöglichkeit, und das Objekt wird zu einem Raumschiff . Ein Flugzeug kann also nicht nur mit seinen eigenen Fähigkeiten in den Weltraum fliegen.

Antworten (7)

Kommt darauf an, was du meinst.

In große Höhe kommen? Ja, du kannst. Es ist wirklich ineffizient, dorthin zu gelangen, aber einige Flugzeuge tun es bereits.

Eine stabile Umlaufbahn erreichen und die Kontrolle behalten? Nein, in diesen Höhen haben Sie nicht genug Sauerstoff, um Ihre Motoren am Laufen zu halten, Sie müssen Ihren eigenen mitbringen (und daher eine Rakete verwenden).

Zur Verdeutlichung einige Definitionen:

  • Reaktionstriebwerk : umfasst sowohl Raketen als auch Jets. Der Motor drückt etwas Masse in eine Richtung und erreicht durch Reaktion Schub in die entgegengesetzte Richtung.

  • Jet (Triebwerk): bezieht sich auf luftatmende Triebwerke. Das Flugzeug trägt den Treibstoff, aber nicht das Oxidationsmittel; das der umgebenden Atmosphäre entnommen wird.

  • Rakete (Motor): wird verwendet, um sich auf nicht luftatmende Motoren zu beziehen. Das (Raum-)Fahrzeug trägt sowohl den Brennstoff als auch das Oxidationsmittel. Es wird keine Atmosphäre benötigt.

  • Raum : über 100 km Höhe.

  • in den Weltraum gehen :Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  • im Weltraum bleiben : Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
    Bilder von xkcd

Große Höhen sind nicht unbedingt ineffizient. Einige erstaunliche Flugzeuge wie die Lockheed U2 waren bei FL 700 sehr, sehr effizient. Natürlich können die Turbofans der U2 es jedoch nicht viel weiter über AMSL bringen.
@shortstheory U2 ist AT FL700 effizient, absolut ineffizient, um dorthin zu gelangen.
Kann ein Raumschiff einfach in den Weltraum "geschossen" werden, wie zum Beispiel auf einer unglaublich mächtigen Railgun? Ich vermute, die Luftreibung würde die ganze Energie zu schnell absorbieren. Und die Beschleunigung könnte für die Astronaughts nicht gerade angenehm sein xD
@Alexander Warum benutzen wir keine Katapulte, um ins All zu gelangen? on Space Exploration deckt wahrscheinlich vieles davon ab. Vollständige Offenlegung: Akzeptierte Antwort ist meine eigene.
@Alexander-ReinstateMonica Ja, und theoretisch könnten Sie dasselbe mit einem relativ normalen Flugzeug mit Düsenantrieb erreichen - beschleunigen Sie schnell genug, während Sie sich in der Atmosphäre befinden, und der Schwung wird Sie hinaustragen. In Wirklichkeit ist die erforderliche Drehzahl für die aktuelle Motortechnologie zu hoch.

Für bestimmte Werte von "go to space" ja. Die Karman-Linie (die Höhe, in der ein Flugzeug nicht genug Auftrieb erzeugen kann, um bei einer Geschwindigkeit, die geringer als die Umlaufgeschwindigkeit ist, in der Luft zu bleiben) wird normalerweise als unterer Rand des Weltraums angesehen. Das bedeutet, dass es mit einem leistungsstarken Motor und genügend Treibstoff möglich ist, in den Weltraum zu "fliegen": Sie gewinnen einfach an Höhe und Geschwindigkeit, bis Sie sich im Orbit wiederfinden.

Kein Flugzeug hat dies tatsächlich getan. Sowohl die X-15 als auch das SpaceShipOne konnten diese Höhe bei Zoom-Aufstiegen erreichen; keiner ging schnell genug, um dort zu bleiben.

Um im Orbit zu bleiben, muss man Fluchtgeschwindigkeit erreichen, das ist viel schwieriger, als nur ein bisschen dort hochzukommen
Nein, um im Orbit zu bleiben, müssen Sie die Umlaufgeschwindigkeit erreichen , die viel langsamer ist als die Fluchtgeschwindigkeit . Faszinierenderweise ist, wie ich in meiner Antwort erwähnt habe, die Strömungsabrissgeschwindigkeit für ein Flugzeug, das auf der Höhe der Karman-Linie fliegt, die Umlaufgeschwindigkeit .
Ich dachte, Sie müssten ein bestimmtes Manöver ausführen, um Ihre Umlaufbahn zu kreisförmigisieren? Und dieses Manöver muss durchgeführt werden, wenn Sie sich außerhalb der Atmosphäre befinden. Wenn Sie es in der Atmosphäre tun würden, würde Sie Ihre Umlaufbahn zurück in die Atmosphäre bringen und Sie würden langsamer werden und Sie aus der Umlaufbahn bringen ... Ich nehme an, ich mache Haarspalterei, aber es scheint, dass eine echte Umlaufbahn Sie erfordert außerhalb der Atmosphäre zu sein, erfordert also einen Raketenmotor.
Zugegeben, bei der Frage ging es nicht wirklich darum, in den Orbit zu gelangen, sondern nur darum, in den Weltraum zu gelangen. Die Antwort funktioniert also immer noch.
@JayCarr, um eine stabile Umlaufbahn zu erhalten, müssen Sie sowohl das Perigäum als auch das Apogäum anheben , um sich außerhalb der Atmosphäre zu befinden. Dazu müssen Sie sowohl am höchsten als auch am niedrigsten Punkt der Umlaufbahn beschleunigen. Eine herkömmliche Rakete muss dazu die Triebwerke zweimal zünden, weil die Triebwerke so kurz laufen, aber ein „Raumflugzeug“ muss dies möglicherweise nicht, wenn es langsam genug in die Umlaufbahn steigt.
@Mark Sie müssten sich jedoch immer noch am Apogäum einpendeln, der sich außerhalb der Atmosphäre befinden muss, wenn Sie kein De-Orbiting riskieren möchten, sodass Sie immer noch einen Raketentriebwerk benötigen. Mein Punkt ist wirklich, wenn Sie eine stabile Umlaufbahn außerhalb der Atmosphäre wollen, brauchen Sie irgendwann einen Raketenantrieb, weil Sie eine Art Manöver im Vakuum durchführen müssen. Obwohl, mea culpa, mein ganzes Wissen darüber stammt aus stundenlangem Spielen von Kerbal Space Program, die Realität kann anders aussehen ;).
@JayCarr, in der realen Welt ist "stabil" relativ. Bei 100 km schaffen Sie es möglicherweise, vor dem Wiedereintritt einmal zu umkreisen. 300 km bringen Ihnen ein paar Monate, und 35.786 km (geostationäre Umlaufbahn) haben eine Zerfallszeit von Millionen von Jahren.
@Markus - Ah! Es hört sich also so an, als würde Ihr Plan funktionieren, solange eine stabile Umlaufbahn so definiert ist, dass Sie ein paar Mal herumkommen, aber nicht mehr? Mkay, das macht jetzt etwas mehr Sinn.
@JayCarr obligatorisches xkcd: xkcd.com/1356
X-15 und SpaceShipOne (und Two) sind beide geflügelt, aber sie sind immer noch raketengetrieben.

Es hängt davon ab, was Sie in "Nicht-Raketenflugzeuge" aufnehmen. Wikipedia hat einen ganzen Artikel über „ Non-rocket spacelaunch “, der die verschiedenen Optionen diskutiert.

Kurz gesagt, es gibt keine aktuellen Weltraumstartsysteme, die keine Raketen verwenden. Die praktischste, die wir kennen, scheinen Weltraumkanonen zu sein , die erfolgreich für suborbitale Starts eingesetzt wurden (aber für die bemannte Raumfahrt nicht praktikabel sind).

Ein Düsentriebwerk kann Luft nur mit etwa halber Schallgeschwindigkeit aufnehmen. Wenn das Flugzeug schneller fliegt, muss das Einlasssystem die Luft verlangsamen, bevor es sie wieder beschleunigt. Je höher die Geschwindigkeit, desto weniger Schub kann sie liefern. Es ist nicht wie ein Raketentriebwerk, das immer mit vergleichbarer Kraft zieht.

Ein Flugzeug muss auf Mach 25 beschleunigen oder als Raumschiff in die Umlaufbahn fliegen, und das ist nur mit einem neuartigen Triebwerk möglich.

Scramjet , das ist ein Düsentriebwerk, keine Rakete, könnte dies wahrscheinlich tun. Dieser Motor scheint sich jedoch noch in der Entwicklung zu befinden und derzeit wird eine Rakete benötigt, um auf die Geschwindigkeit zu beschleunigen, unter der dieser Motor überhaupt gestartet werden kann.

Ich bin mir nicht sicher, wie Sie das vorgeschlagene Skylon-Raumschiff klassifizieren würden . In niedrigeren Höhen wäre es ein luftatmender reaktiver Motor, aber über 26 km eine Rakete.

Es könnte ein Game Changer sein. Aber dieses Mal gebe ich nicht gerade Chancen, dass Skylon zustande kommt.

Ich erinnere mich, von F-15 gehört zu haben, die ballistische suborbitale Flüge durchführten, indem sie einfach genug Dampf aufbauten, um durch den nahen Weltraum zu rollen. Ich glaube nicht, dass sie tatsächlich in den "Raum" (100 km Höhe) gegangen sind, und sie haben sicherlich keine Umlaufbahn gemacht. Erinnert sich noch jemand an die Einzelheiten dazu? Ich kann online einige Hinweise auf die Verwendung von F-15 finden, um ASAT-Raketen zu testen, aber meine Erinnerung war, dass das gesamte Flugzeug tatsächlich hoch genug flog, um weit über die maximale Reiseflughöhe zu kommen.

Es wird als Zoom-Steigflug bezeichnet und ist ein ziemlich routinemäßiges Manöver, um ein Flugzeug über seine maximale Reiseflughöhe zu bringen.
Sie denken vielleicht an die X-15 , ein Raketenflugzeug, das für den suborbitalen Flug ausgelegt war.
X-15 ist eine Rakete, nicht viel weniger als Space Shuttle beim Start.

Kein Flugzeug, das von Triebwerken angetrieben wird, die auf atmosphärischen Sauerstoff angewiesen sind, kann außerhalb der Erdatmosphäre betrieben werden, 100.000 Fuß ist ungefähr die Höhengrenze für luftatmende Flugzeuge, die herkömmliche Kraftstoffe verwenden, größere anhaltende Höhen könnten mit flüssigem Wasserstoff möglich sein, aber der Nutzen einer sehr hohen Geschwindigkeit und Die Höhenleistung als Mittel zur Vermeidung des Abfangens ist heute fraglich. Kein luftatmendes Flugzeug wird wahrscheinlich einer raketengetriebenen Boden-Luft-Rakete davonlaufen, so beeindruckend seine Leistungsstatistik auch sein mag.

Bezogen auf die Diskussion im letzten Satz: Könnte heute ein SR-71 abgeschossen werden?
Ja, theoretisch ganz einfach unter Verwendung der derzeit von den Vereinigten Staaten und Russland verwendeten Surface-to-Air-Raketensysteme, wobei als Grundlage die bekannten Zielgeschwindigkeits-, Manövrier- und Höhenfähigkeiten dieser Systeme verwendet werden. Als Beispiel für die Art der dynamischen Leistung, die von einer Rakete erreicht werden kann, beschleunigte die für das Safeguard ABM-System entwickelte Sprint-Rakete mit 100 g, um fünf Sekunden nach dem Start Mach 10 zu erreichen, obwohl es sich um ein System mit kurzer Reichweite handelte. Grundsätzlich sollte es jedoch immer möglich sein, ein Raketensystem zu konstruieren, das in der Lage ist, jedes mögliche luftatmende Flugzeug abzuschießen.
Lockheed Martin bewirbt die SR72 auf der Grundlage, dass sie Mach 6 bei 80.000 Fuß erreichen wird, also können wir davon ausgehen, dass irgendjemand irgendwo denkt, dass dies das Abschießen erschweren wird.
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