Why doesn’t a rocket tip over when it is launched, even in the beginning when it is very slow?
Viele haben diese Frage gestellt, weil sie sich Sorgen machen, dass Raketen während ihres Aufstiegs sehr wahrscheinlich umkippen könnten. Aus diesem Grund gibt es ein Missverständnis der Raketentechnik und -mechanik, das als "Pendel-Raketen-Fehlschluss" bezeichnet wird.
Man glaubte, dass, wenn die Triebwerke an die Spitze der Rakete verlegt würden, der Rest der Rakete während des Fluges an den Triebwerken hängen würde und somit stabil bliebe. Dies erwies sich als ein grundlegendes Missverständnis der Newtonschen Physik, und viele technische Probleme würden folgen, wenn die Triebwerke trotzdem verlegt würden.
Es stellte sich heraus, dass der logischste und zuverlässigste Weg, die aerodynamische Stabilität einer Rakete aufrechtzuerhalten, der ist, die Triebwerke einfach unten zu lassen, aber warum?
Solange der Schub direkt nach unten gerichtet ist, erfährt Ihr Raumfahrzeug nur eine Beschleunigung in die Richtung, in die es gerichtet ist (duh). Jede Änderung der Fluglage führt zu einem Schub in diese bestimmte Richtung. Raketen versuchen ständig, den einfachsten aerodynamischen Weg zu finden, um die Atmosphäre schneller als ein Geschoss zu durchdringen, und ein Umkippen wäre nicht sehr effizient, und so etwas könnte nur aus ein paar grundlegenden Gründen passieren:
Ein Ungleichgewicht der Masse kann zu einem unausgewogenen Schub führen. Eine Rakete besteht (hoffentlich) aus irgendeiner Art von Treibstoff. Die meiste Zeit fließt dieser Treibstoff von der Oberseite der Rakete zur Unterseite der Rakete, um von den Triebwerken verbrannt zu werden. Manchmal, wenn auch unwahrscheinlich, kann ein Ungleichgewicht von falsch herumschwappendem Treibstoff dazu führen, dass die Rakete ebenfalls zu schwingen beginnt. Wenn der Treibstoff zum Boden der Rakete fließt, senkt sich der Masseschwerpunkt näher zu den Triebwerken und gibt den Triebwerken mehr Autorität über die Steuerung. Dies ist ein nützliches Stück Logik, das von vielen Triebwerken verwendet werden kann, die sich drehen können, um die Ausrichtung des Raumschiffs zu ändern. Aus diesen Gründen erscheint das Umkippen eines Raumfahrzeugs schwierig.
Nutzlasten können auch ein Problem sein. Haben Sie "Der Marsianer" gesehen? Das müssen Sie nicht, aber in diesem Film gab es ein besonderes Raketenversagen, das dazu führte, dass die Rakete umkippte und durch überwältigende aerodynamische Kräfte zerstört wurde. Der Grund für dieses Versagen war, dass sich die Nutzlast ganz oben auf der Rakete von ihrer Plattform löste und anfing, hin und her zu schwingen, wodurch der (hohe) Massenschwerpunkt ins Taumeln geriet und somit der Schub ungleichmäßig wurde.
Raketenbau ist extrem risikoreich, und es macht Spaß, erfolgreiche Flüge zu beobachten, aber hey, ein Feuerwerk ist auch lustig anzusehen.