Die Geschwindigkeit ist das eigentliche Geheimnis der Raumfahrt – englisch: the VELOCITY! Weil sie für das große Publikum ein Geheimnis ist, muß man es aufdecken, die kosmischen Geschwindigkeiten in allen Bezügen erläutern, ihre physikalische Macht zeigen.
E r s t e n s sind diese Geschwindigkeiten uns fremd: wir kennen ihre Entstehungsbedingungen nicht.
Z w e i t e n s sind sie als „kosmische“ zu groß für unsere Vorstellung: wo sehen wir auf der Erde etwas sich bewegen mit mehreren 1000 m pro Sekunde?
D r i t t e n s tragen die kosmischen Geschwindigkeiten zur kinetischen Energie so unverschämt riesige Anteile bei durch ihre gewaltigen Quadrate, wie sie in Newtons Formel zur kinetischen Energie stehen: im Grunde bedeutet ein Quadrat nämlich, daß diese Größe zweimal als Faktor wirkt! Die Energie kommt also dadurch ganz überwiegend aus der Geschwindigkeit, und die Bedeutung des anderen Faktors „Masse“ erscheint relativ gering. Es gibt aber auch irdische Fälle, in denen die Masse den entscheidenden Anteil hat: wir werden ein Beispiel geben.
V i e r t e n s wird man die vor allem durch die Geschwindigkeit bewirkte kinetische Energie im Weltraum nicht einfach wieder los, weil dort keine Energie durch irgendwelche Reibung allmählich in thermische Energie umgewandelt werden kann: es fehlt eine Atmosphäre!
Man kehrt also zur Erde mit annähernd derselben kinetischen Energie wieder zurück, mit der man in den Weltraum gestartet ist; mit dieser kinetischen Energie „beladen“ gelangt man aber nicht wieder zur Erde hinunter! Für eine wohlbehaltene Landung müßte die kinetische Energie nämlich auf (fast) 0 Joule reduziert werden.
Kinetische Energie hat eine Richtung: sie könnte daher durch eine entgegengesetzte Bewegung abgebremst (aufgehoben) werden, jedoch fehlt dem Flugobjekt in der Raumfahrt dafür bisher immer die Energie. Deshalb gibt es in der Raumfahrt zum Abbremsen dann nur noch die Umwandlung der kinetischen Energie in eine andere Form, nämlich in thermische Energie, und zwar durch Reibung in einer Atmosphäre. Dies ist bisher die einzige Methode der NASA, die kinetische Energie zur Rückkehr auf der Erde loszuwerden.
Diese Reibung könnte aber erst ab 40 km Höhe wirksam werden, nämlich in der dichteren Atmosphäre, und sie käme zu spät. Denn im höheren Bereich von ca. 100 bis 50 km Höhe gibt es die äußersten Schichten des verdünnten atmosphärischen Gases, einzelne Atome und Moleküle, auf die ein Raumschiff mit seiner kosmischen Geschwindigkeit träfe. Nach der Relativität der Geschwindigkeit prasseln diese Atome und Moleküle mit kosmischer Geschwindigkeit auf das ungebremste Raumschiff ein und erhitzen es bis zum Verglühen in einem Feuerball wie die Meteore – wenn es losgeflogen wäre.
Übrigens: die sehr beliebten „Fallschirme“ der NASA leuchten jedem Menschen natürlich intuitiv ein, funktionieren aber leider erst ab 10 km Höhe nach unten, da wären die Astronauten aber schon tot: also nutzlos.
Deshalb unser Titel in Nachahmung eines berühmten Vorbilds:
It’s the velocity, stupid!
Es ist die Geschwindigkeit, Dummkopf!
Wir wollen als erstes Newtons Formel einfach mal beschreiben, damit alle sie genau kennenlernen, und um die Bedeutung der Geschwindigkeit darin aufzuzeigen:
E = 0,5 * Masse * Geschwindigkeitsquadrat
Die kinetische Energie (in Joule) errechnet sich durch allein 3 Faktoren:
- als erstes eine Konstante „Einhalb“, immer unverändert und leicht in ihrer Wirkung zu durchschauen, daher für die Bedeutung des Ergebnisses nicht sehr interessant; denn die Halbierung eines Energiewertes ändert meistens nichts an der Zahl der Dezimalstellen;
- als zweites die Masse des bewegten Körpers in Kilogramm, in der Raumfahrt das Raumschiff oder der Satellit;
- als drittes die Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde und zum Quadrat erhoben: durch diesen Faktor bekommt die Formel ihre explosiv ansteigenden Werte, zumal die riesigen kosmischen Geschwindigkeiten erst in „Metern“ eingesetzt und dann quadriert werden.
Mit den Einheiten geschrieben lautet die Gleichung:
E (Joule) = 0,5 * Masse (kg) * Geschwindigkeit^2 (m/sec)
Die „sec“ ist hier immer 1 Sekunde und verändert sich durch Quadrierung nicht, hat also immer den Wert 1.
Vielleicht hilft es, einmal eine anschauliche, praktische Vorstellung der kinetischen Energie von „1 Joule“ zu geben. Eine schnelle Bewegung der rechten Hand um 1 Meter von rechts nach links, innerhalb von 1 Sekunde, wie z. B. bei einem Ballwurf. Dabei in der rechten Hand ein Stück Holz oder Stein oder Eisen mit einer Masse von 2 kg – dann kommt dieses Stück Masse mit der Energie von 1 Joule links an. Wenn dieses Stück Masse dort den Kopf eines Menschen trifft, dann ist der erst einmal außer Gefecht gesetzt! Also: 1 Joule wäre z. B. eine gehörige Kopfnuß. Die Berechnung für diesen Fall:
2 kg Masse * 0,5 = 1
1^2 m/sec = 1
E = 2 kg * 0,5 * 1^2 m/sec = 1 * 1 = 1 Joule
Manche erinnern sich vielleicht noch an das Bonmot „It’s the economy, stupid!“ aus dem Jahr 1992 und seither oft zitiert, mit dem James Carville, damals Berater von Bill Clinton in seinem Wahlkampf um das US-Präsidentenamt, allen klarmachen wolllte, daß die Wirtschaft das entscheidende Feld war, auf dem die Wahl gewonnen würde.
(Vgl. Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/It%27s_the_economy,_stupid)
Wir haben den bekannten Slogan auf die Raumfahrt umgemünzt, weil es auf diesem Feld ebenfalls eine entscheidende Größe gibt, deren wahre Bedeutung auch viele ihrer Anhänger nicht kennen: es ist die Geschwindigkeit! Eigentlich müßte man es noch genauer fassen: es geht um die kosmische Geschwindigkeit.
Wo fängt die kosmische Geschwindigkeit an ?
Die kleinste der 3 kosmischen Geschwindigkeiten (kosmG) ist die sogenannte „erste kosmG“, die ein Flugkörper erreichen muß, wenn er in einen Orbit um die Erde gelangen soll. Sie muß genau ein Kriterium erfüllen: sie muß nach oben, also weg von der Erde gerichtet und gerade so groß sein, daß die Zentrifugalkraft des Flugkörpers, seine Fluchtgeschwindigkeit, in jedem Augenblick die Gravitationskraft der Erde überwindet. Deshalb ergibt sich diese Erste kosmG rechnerisch allein aus der Gravitation der Erde und ist für alle Flugkörper gleich, unabhängig von ihrer Masse.
Diese Eigenschaft der 1. kosmG erscheint vielleicht manchem als erklärungsbedürftig, weil im Widerspruch zu seiner Intuition. Aber das ist nur das erste Indiz, daß wir es in der Raumfahrt mit einer Reihe von Vorgängen und Bedingungen zu tun haben, die nach eigenen Gesetzen ablaufen, die nicht mehr irdischen Verhältnissen entsprechen. Die „Raumfahrt-Agenturen“ aller Länder aber sind vor allem damit beschäftigt, diese Besonderheiten des Raumflugs vor ihrem Publikum zu verbergen, damit die Leute vor den Fernsehern das „Märchen“ von den „raumfliegenden Astronauten“ glauben und bejubeln! Und vor allem: nicht nachrechnen.
Wie kann die 1. kosmG für alle verschiedenen Flugkörper gleich sein?
Die Gravitation ist eine zum Erdmittelpunkt ziehende Kraft, und in der Physik kann man nur gleichartige Größen verrechnen, also muß die entgegenwirkende Fliehkraft des Flugkörpers herangezogen werden. Der Flugzustand im Orbit-Flug zeigt, daß beide Kräfte sich aufheben, also gleich sind. Das wird mathematisch durch Gleichsetzung der beiden Kräfte ausgedrückt, aus dieser Gleichsetzung wird die 1. kosmG ermittelt.
Natürlich geht in die Schwerkraft des Flugkörpers seine Masse ein, ebenso aber auch in die Fliehkraft. Durch die Gleichsetzung der beiden Formeln steht diese (dieselbe) Masse als Faktor auf beiden Seiten der Gleichung – und hebt sich auf! So weit und einfach die mathematische Behandlung.
Die physikalische Interpretation der beiden Kräfte führt zu demselben Ergebnis: die Gravitationskraft und die Fliehkraft greifen an derselben einen Masse des Flugkörpers an; für das herzustellende Gleichgewicht zwischen beiden Kräften kann die absolute Größe dieser Masse also keine Rolle spielen, das Gleichgewicht wird daher für alle verschiedenen Massewerte dasselbe sein. Im Zustand des Gleichgewichts ergibt sich stets dieselbe 1. kosmG, weil beide Kräfte nur noch von der Masse der Erde abhängen, in deren Gravitationsfeld sie auftreten.
Vgl.: Kosmische Geschwindigkeit: Herleitung & Berechnung
(https://www.studysmarter.de/schule/physik/astronomie/kosmische-geschwindigkeiten/)
Mit diesen Überlegungen wird ein möglicher intuitiver Fehlschluß ausgeschlossen. Es wird begründet, warum die 1. kosmG für alle Flugkörper mit verschiedenen Massen dieselbe ist.
Abschließend nur noch eine Frage: Welcher Irrtum könnte in dem intuitiven Fehlschluß stecken? Es wäre sehr wahrscheinlich die Betrachtung der verschiedenen Energien, die tatsächlich erforderlich wären, um Flugkörper verschiedener Masse in eine Umlaufbahn bestimmter Höhe zu bringen. Aber in dem Gleichgewicht zwischen Gravitation und Fliehkraft spielt die Energie noch keine Rolle. Über sie wird noch zu verhandeln sein.
Wie groß ist diese erste kosmische Geschwindigkeit?
Die Berechnung erfolgt nach der Formel:
Geschwindigkeit V = 2. Wurzel aus dem folgenden Ausdruck:
Masse der Erde / Radius der Erde, multipliziert mit der Gravitationskonstanten der Erde.
In dieser Berechnung erscheint, wie bereits erklärt, nur noch die Masse der Erde, nicht jedoch die Masse des Flugkörpers. Es ergibt sich als Wert für die gesuchte Geschwindigkeit ca. 8 km/sec, was wir jedoch zur Anschaulichkeit und weiteren Verwendbarkeit in Newtons Energie-Formel in die kleinere Einheit Meter auflösen zu 8000 m/sec.
Vgl. zur Herleitung der 1. kosmG die bereits zitierte Internetquelle:
(https://www.studysmarter.de/schule/physik/astronomie/kosmische-geschwindigkeiten/)
Welches sind die anderen kosmischen Geschwindigkeiten?
Von besonderer Bedeutung in der Raumfahrt ist die 2. kosmische Geschwindigkeit, die benötigt wird, um die Gravitation der Erde zu überwinden und die Erde zu verlassen: auch sie gilt für alle Flugkörper mit beliebigen Massen. Diese Fluchtgeschwindigkeit beträgt ungefähr 11,2 km/sec, also 11200 m/sec. Die Berechnung erfolgt nach einer Formel, die wieder nur die 3 bekannten Faktoren enthält:
- Erdmasse,
- Erdradius,
- Gravitationskonstante,
also ohne die Masse des Flugkörpers.
Eine 3. kosmische Geschwindigkeit soll die Möglichkeit betreffen, unser Sonnensystem zu verlassen: sie wird auf ca. 17.000 m/sec berechnet und ist bisher nur für die unbemannte Raumfahrt interessant.
Welche Geschwindigkeiten sind irdisch noch erfahrbar?
Wir Erdenbewohner haben Erfahrung mit 200 Stundenkilometer auf der Autobahn, mit einem auf freier Strecker mit 250 Stundenkilometer durch die Landschaft brausenden ICE (als Mitreisender oder von außen als Beobachter) und mit den ca. 300 Stundenkilometer eines Flugzeugs, das die Landebahn anfliegt.
Die Auflösung dieser Geschwindigkeit in die kleineren Einheiten m/sec ergibt:
300 Km/Stunde = 300.000 Meter/Stunde
Entspricht Weg pro Minute: 300.000 : 60 = 5000 m/min
Entspricht Weg pro Sekunde: 5000 : 60 = 83,33 m/sec
Vergleicht man die 1. kosmG von ca. 8000 m/sec mit den größten Geschwindigkeiten, die wir selbst erleben und im Zusammenhang mit der Erdoberfläche erfahren können, dann kommt man also zu der Erkenntnis, daß wir nach Größenordnungen mit unseren ca. 100 m/sec von den ca. 10.000 m/sec der 1. kosmischen Geschwindigkeit rund 2 dezimale Größenordnungen entfernt sind! Wir kenen nur ein Hundertstel der kosmischen Geschwindigkeiten! Wir haben also mit unserer Erfahrung keinen unmittelbaren Zugang zu der Größenordnung der kosmischen Geschwindigkeiten. Deshalb dürfen wir auch unsere irdischen Erfahrungen und Gewißheiten nicht in die Raumflugwelt hineinprojizieren lassen!
Bisherige und weitere unangenehme Einsichten zum Weltraumflug
Als erstes gab es die unerwartete Unabhängigkeit der kosmischen Geschwindigkeiten von der Masse des Flugkörpers,
als zweites fehlte ein intuitiver oder gefühlsmäßiger Zugang zu den kosmischen Geschwindigkeiten,
als drittes die sehr weitgehende Bestimmung der kinetischen Energie in Newtons Formel durch die kosmische Geschwindigkeit.
Alle drei Einsichten ergeben eine fundamentale Fremdheit des Weltraumflugs. Diese Fremdheit wird noch gesteigert zur schieren Unverständlichkeit durch die in den Massenmedien nie (oder selten?) berichtete Tatsache, daß die Flugkörper beim Flug im Weltraum fast keine Energie verbrauchen können – für irdische Verhältnisse eine geradezu paradiesisch-phantastische Idee! Aber es gibt im „leeren Weltraum“ keine Reibung an irgendetwas, die Energie „verbrauchen“, d.h. umwandeln könnte.
Das ist eine Bedingung, die mit keiner Erfahrung auf der Erde korrespondiert, sondern ein unfaßbares Gegenteil darstellt: deshalb müßte sie in der Berichterstattung in allen Medien gründlichst diskutiert werden. Aber, wie man sieht, ist ein wirkliches Verständnis des Publikums offensichtlich nicht erwünscht, weil es den Raumflug in Frage stellen würde.
Der verlustfreie Flug im Weltraum
Der fast verlustfreie Flug durch den Weltraum hat nämlich zur Folge, daß eine wohlbehaltene Rückkehr zur Erde gar nicht möglich wäre! Die ungeheure Startenergie, manchmal erst durch mehrere Raketenstufen erreichbar und von den Raumfahrtplanern (NASA, ROSKOSMOS, ESA usw.) stets als großartige technologische Leistung angepriesen und propagiert, könnte vom Flugkörper, praktisch also vom Raumschiff nicht mehr kontrolliert abgegeben werden: das ist das Geheimnis der bemannten Raumfahrt, weswegen eine solche Raumfahrt mit lebender Rückkehr nicht stattfinden wird und nur noch als Medienlüge auf den Bildschirmen produziert werden kann – und natürlich brav übernommen wird von unseren Printmedien, Zeitungen und Zeitschriften.
Denn einen Raumflug, der wie alle Meteore mit Sicherheit in einem Feuerball endet, tritt niemand an, und auch die Planer wünschen sich nur einen Flug, aus dem die „Astronauten“ wieder lebendig herausspringen und Interviews geben können darüber, wie wunderbar die „Weltraum“-Reise gewesen ist.
Wäre eine wohlbehaltene Rückkehr denn technisch gar nicht denkbar?
Doch, theoretisch wäre die technologische Lösung des Energieproblems durchaus denkbar. Man müßte nur endlich einmal ein voll manövrierfähiges Raumschiff konzipieren, das in allen 6 Richtungen im Raum navigieren kann:
- vor und zurück,
- nach rechts und links,
- nach oben und unten.
(Hier auf der Oberfläche der Erde navigieren wir nur mit Vor und Zurück und Rechts und Links!).
Ein derartiges Raumschiff ist bisher nicht einmal entworfen worden, vom Bauen gar nicht zu reden, denn um z. B. voraus und rückwärts fliegen zu können, müßte das Raumschiff zwei Raketenmotoren haben: einen „vorn“ und einen „hinten“!
Bisher mußten Kunststücke den zweiten Raketenmotor ersetzen
Ein eingebauter zweiter Raketenmotor würde natürlich die ohnehin knappe Nutzlast der Weltraumgefährte weiter verringern. In den bisherigen vorgetäuschten Raumflügen mußten die sogenannten „Raumschiffe“, die nur einen Raketenmotor „hinten“ zum Vorwärtsantrieb hatten, angeblich während des Fluges von ihren „Astronauten“ im Weltraum um 180 Grad gedreht werden (!), wenn in der nächsten Flugphase zum Abbremsen der Raketenmotor in die Gegenrichtung wirken sollte: solche billigen Schmonzetten hat die NASA ihrem Publikum erzählt, ganz öffentlich geschrieben – und keiner hat gelacht! Und keiner der APOLLO 11-Astronauten hat je von dem Kunststück erzählt, wie sie während des Fluges ihr Raumschiff gedreht haben! Und niemand hat sie gefragt.
Diese irre Geschichte von Astronauten, die im „Weltraum“ aus ihrem Raumschiff aussteigen, das Raumschiff um 180 Grad drehen und dann den Flug in dieser neuen Anordnung fortsetzen, ist der ultimative Beweis, daß ein voll manövrierfähiges Raumschiff noch nicht einmal konzipiert worden ist. Warum?
Unsere Raketen sind zu schwach
Der Grund ist ganz einfach: die Raketen können höchstens ca. 5-10% ihres Startgewichts als Nutzlast transportieren. Ein Raumschiff für 3 Personen und eine Versorgungseinheit würden bereits mehrere Tonnen wiegen, und jeder Navigationszweck verbraucht Energie, die im Weltraum nur durch Masse-Ausstoß erzeugt werden kann. Ein voll manövrierfähiges Raumschiff könnte man zwar bauen, aber im Weltraum nicht wirklich betreiben mangels Treibstoff. Alle Masse, die man unterwegs zum Antrieb ausstoßen will, müßte man von Anfang an im Raumschiff mitschleppen!
Dem Treibstoffmangel könnte technisch eventuell abgeholfen werden durch im Weltraum (z. B. im Erdorbit) geparkte Tankstellen: man müßte sie nur anfliegen können, andocken und Treibstoff übernehmen. Dafür würde man wiederum voll manövrierfähige Raumschiffe benötigen, die es bisher nicht gibt. Die NASA-Narrative vom „Andocken“ als ganz einfachem Manöver sind nur Märchen, genau so wie die angeblichen Einflüge in Orbits um andere Himmelskörper durch einfaches „Einschwenken“ und der angebliche Energiegewinn durch „Vorbeifliegen“ an anderen Himmelskörpern: die Energie ist das finale Problem aller NASA-Märchen und durch sprachliche Verharmlosungen nicht zu lösen und nicht zu übertünchen.
Die unlösbaren Probleme der Navigation eines Raumschiffs im Weltraum müssen für die Zwecke der NASA auch gar nicht gelöst werden, da es eine bemannte Raumfahrt aus viel einfacheren Gründen gar nicht gibt. Wernher von Braun hatte den Tatbestand noch 1957 im SPIEGEL-Interview im Dezember indirekt benannt und der SPIEGEL hatte ihn Anfang 1958 veröffentlicht:
„Fragen Sie mich nicht, wie er (der Raumfahrer) wieder lebendig herunterkommen soll.“
Vgl. unseren Artikel v. 27.2.2019:
(https://balthasarschmitt.wordpress.com/2019/02/27/fragen-sie-mich-nicht-wie-er-wieder-lebendig-herunterkommen-soll/)
Über den bemannten Raumflug wird erst von seinem Ende her entschieden
Das Ende eines Raumflugs ist das Problem: Die wohlbehaltene Rückkehr zur Erde würde von der ungeheuren kinetischen Energie beim Start verhindert! Man würde sie nicht los, könnte sie nicht kontrolliert an die Umgebung abgeben, sondern man würde in einem Feuerball verglühen. Wernher von Braun hat es gewußt und als Frage ausgesprochen, die er nicht gefragt werden will.
Nach Anfang 1958 durfte diese Wahrheit nirgends mehr berichtet oder auch nur angedeutet werden, denn 1958 wurde die NASA gegründet und damit die bemannte Raumfahrt fortan als Betrug institutionalisiert.
Seither leben wir im Zeitalter des Glaubens an den Mondspaziergang, an den Vorposten der Menschheit im Orbit, an die Raumspaziergänge in kleidsamen dünnen Raumanzügen (für die kosmische Strahlung wären ihre Träger wie splitternackt!) und die kommende permanente Raumstation (Siedlung) auf dem Mond und die Raumreisen zum Mond, zum Mars und irgendwann wohl auch zu den Jupitermonden. Denn das Märchen darf nie aufhören. Und die zurückgekehrten Astronauten sollen immer quicklebendig herumspringen und begeistert von ihren Erlebnissen erzählen können!
Die Größenordnungen der kinetischen Energien im Raumflug
Eine technisch denkbare Lösung für eine wohlbehaltene Rückkehr würde also nur an dem Aufwand scheitern, der dafür erforderlich wäre. Diesen Aufwand spart man sich, so lange die viel preiswerteren Medienlügen so wunderbar weltweit durchgesetzt werden können.
Wir müssen nun aber endlich zu den realen kinetischen Energien kommen, die uns ständig von den Planern der NASA und ihren Kollegen in den anderen nationalen Weltraumagenturen zu den Raketenstarts vorgegaukelt werden, leider ohne diese Energien zu beziffern. Das müssen wir nun nachholen.
Hier und im folgenden greifen wir auf die Daten und die angegebenen Quellen zurück, wie sie in unserem Beitrag v. 22.11.2016 nachgewiesen worden sind:
Der APOLLO-11-Elefant – eine deutsche Premiere – Ca. S. 14-20.
(https://balthasarschmitt.wordpress.com/2016/11/22/der-apollo-11-elefant-eine-deutsche-premiere/)
Die NASA zeigt die Start-Energien stolz als Bilder – ohne Zahlen
Nichts wird von der NASA und den Weltraum-Behörden der anderen Länder so propagiert und als Erfolgsmerkmal ihrer Projekte herausgestellt wie die Existenz von mächtigen Raketen, die ungeheure Mengen Treibstoff innerhalb von Minuten verfeuern, um möglichst große Lasten wie z. B. das Raumschiff zum Mond auf den Weg zu bringen. Dabei gibt es aber ein paar Merkwürdigkeiten.
Es fehlen die Zahlen zur Energie
Die Demonstration der gigantischen Energien beherrscht die Medien, in Form der Treibstoffe für die Raketen und die Feuerwerke von den Starts in den nächtlichen Himmel – aber es fehlen Zahlen über die chemischen Energien! Und wenn die chemischen Energien der Treibstoffe umgesetzt sind in die kinetischen Energien der Raketen und Raumschiffe – fehlen Zahlen über die kinetischen Energien! Dabei ist die Energie der zentrale Punkt der Raumfahrt und ihr Hauptproblem: wie gewinnt man sie und wie wird man sie wieder los?
Um die Bedeutung der kinetischen Energie zu erkennen, müßte man nur die Gleichung zu ihrer Berechnung kennen, die Newtonsche Formel:
Energie (in Joule) = einhalb * Masse (in kg) * Geschwindigkeitsquadrat (in m/sec)
Diese grundlegende Formel präsentiert die NASA aber ihrem Publikum nie! Warum? Weil das Publikum dann die Ausrechnung der Energien und Geschwindigkeiten erwarten würde. Das aber will die NASA nicht liefern. Sie überläßt es den Neugierigen im Publikum und hofft darauf, daß sich niemand die Mühe macht. Und wenn es ein paar Neugierige wirklich tun: niemand erfährt davon!
Außerdem wäre eine solche Berechnung nur mit weiteren Annahmen über die Raketenleistungen und ihren Verbrauch möglich. Und die Berechnung der kinetischen Energie im Startvorgang wäre von der allmählichen Abnahme der Raketenmasse wärend des Verbrennens des Treibstoffs abhängig und von der gleichzeitigen Zunahme der Geschwindigkeit.
Die kinetische Energie des Raumschiffs (CM, SM, LM) beim Start
Deshalb wäre der Energiezustand des gesamten Raumschiff-Komplexes, bestehend aus Kommandokapsel, Serviceteil und Mondlander, erst im Augenblick des Starts aus dem Erdorbit zum Mond greifbar, weil dann mindestens die 2. kosmische Geschwindigkeit von ca. 11.200 m/sec erreicht sein muß. Nach dem Start in den Flug zum Mond (trans-lunar injection) wird nach NASA-Narrativ die ausgebrannte 3. Raketenstufe abgestoßen. Die verbleibenden 3 Teile CM, SM und LM (Command Module, Service Module, Lunar Module) haben zusammen eine Masse von 43 Tonnen = 43000 kg.
Damit können wir die kinetische Energie beim Beginn des Fluges von APOLLO 11 zum Mond berechnen:
E = 0,5 * 43000 * 11200 * 11200
0,5 * 43000 = 21500
21500 = 2,15 * 10^4
11200 * 11200 = 1,2544 * 10^8
2,15 * 10^4 * 1,25 * 10^8 = 2,687 * 10^12 = 2,687.000.000.000 Joule =
2687 Milliarden Joule = 2687 GigaJoule
Das Ergebnis zeigt, in welchen Größenordnungen die kinetischen Energien in Raumflügen sich bewegen würden – wenn solche Flüge stattfänden. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß die hier angenommene Geschwindigkeit (2. kosmG) nur eine Mindestgröße ist und durchaus höher liegen könnte: die NASA hat für ihr Projekt keine diesbezügliche Angabe gemacht. Das Ergebnis mit 2687 GigaJoule kinetischer Energie ist für irdische Verhältnisse außerhalb aller Möglichkeiten, wie noch zu zeigen sein wird.
Die kinetische Energie des Raumschiffs (CM) bei der Rückkehr zur Erde
Während die Berechnung der kinetischen Energie zum Start des Mondfluges nur als ein interessantes Beispiel dienen sollte, wäre erst die Berechnung seiner Energie bei der Rückkehr zur Erde entscheidend für das Schicksal des APOLLO 11-Projekts. Denn ein Raumschiff, das wohlbehalten auf der Erde landen (oder wassern) soll, darf höchstens mit nur sehr wenigen Joule ankommen, die durch kurze Reibung oder Wassern oder auch äußere Deformation des Raumschiffs, also ohne existentielle Gefahr noch auf 0 Joule bis zum effektiven Ruhezustand abgegeben werden könnten. Eigentlich muß also der Gesamtbetrag an Joule abgebremst oder in eine andere Energieform umgewandelt werden.
Der Start für die Rückkehr zur Erde wird gewöhnlich in ca. 130 km Höhe (Karman-Linie bei 100 km) angesetzt, als einer rein praktischen Größe. Man könnte ihn auch auf einer anderen Höhe, z. B. auf der Höhe der Karman-Linie (100 km) ansetzen. In dieser Höhe liegt die äußerste, dünnste Schicht der Lufthülle, in einzelnen Atomen und Molekülen des Gase organisiert, während erst viel tiefer, in ca. 40 km Höhe, die dichte Lufthülle anfängt, die eine zusammenhängende Luftströmung und damit eine aerodynamische Luftfahrt möglich macht.
Für den angeblichen Rückflug von APOLLO 11 vom Mond zur Erde ist von dem mehrteiligen Raumschiff nur noch die Command-Kapsel übriggeblieben, nach folgendem NASA-Narrativ:
- die Mondfähre „Eagle“ wurde im Mondorbit zurückgelassen,
- COLUMBIA (Command-Kapsel und Serviceteil) startete aus dem Mondorbit in den Flug zur Erde (trans-Earth injection),
- 44 Stunden nach Verlassen des Mondorbits nähert sich COLUMBIA der Erdatmosphäre; das Service Modul (SM) wird abgetrennt und verglüht beim Absturz in der Atmosphäre.
- Nur das Command module (ohne Raketenmotor) mit den 3 Astronauten soll die Rückkehr zur Erdoberfläche bewerkstelligen.
Für die Berechnung der Rückkehr-Energie benötigen wir zwei Daten: die Masse und die Geschwindigkeit. Für das CM (Command module) geben Björkmans Quellen eine Masse von 5.500 kg an. Diese Masse wäre für die 3-Mann-Kabine mit den Aggregaten für die Erzeugung einer stabilen Atemluft und Temperatur plausibel.
Für die Geschwindigkeit geben seine Quellen 11.200 m/sec an. Zum Flugverlauf wäre festzustellen, daß beim Durchqueren des Neutralpunktes (Gravitation des Mondes und der Erde sind gleich stark) das Raumschiff seine geringste Geschwindigkeit von ca. 790 m/sec gehabt hätte, von dort an jedoch angeblich 44 Stunden lang durch die Gravitation der Erde mit zunehmender Stärke beschleunigt worden wäre. Die Annahme einer Endgeschwindigkeit von ca. 11.200 m/sec erscheint zwar plausibel, könnte aber auch erheblich abweichen, und wäre daher nur als pragmatischer Anhaltspunkt zu betrachten. Wie die Berechnung der Energiewerte zeigen wird, geht es schließlich nur um die Größenordnungen der Energie, nicht um die genauen Dezimalwerte. Die Berechnung kann also den Wert 11.200 m/sec verwenden.
Die Berechnung der kinetischen Rückkehrenergie für APOLLO 11
Newtons Formel:
Energie (in Joule) = einhalb * Masse (in kg) * Geschwindigkeitsquadrat (in m/sec)
Die Berechnung:
E = 0,5 * 5500 * 11.200^2
E = 0,5 * 5500 * 11.200 * 11.200
0,5 * 5500 = 2750
11.200 * 11.200 = 1,2544 * 10^8 = 125.440.000
2750 * 125.440.000 = 344.960.000.000 = ca. 350 Milliarden
E = ca. 350 Milliarden Joule = 350 GigaJoule
Von der oben für das gesamte Raumschiff mit 3 Teilen berechneten Startenergie von 2687 GigaJoule wären bei der Rückkehr für das Command Module allein noch 350 GigaJoule übriggeblieben. Von der Masse des gesamten Raumschiffs beim Start (43 Tonnen) beträgt die Masse des Command Module bei der Rückkehr (5,5 Tonnen) genau 12,8 Prozent – die 350 GigaJoule des Command Modules bei der Rückkehr wären ziemlich genau 13 Prozent der kinetischen Startenergie.
Was bedeuten 350 GigaJoule kinetischer Energie für irdische Verhältnisse?
Der Bezug auf die „irdischen Verhältnisse“ ist durch die angebliche Rückkehr aus dem Weltraum zur Erdoberfläche gegeben. Wie könnte also ein Objekt (Raumschiff, Command Module oder auch ein Satellit) mit der kinetischen Energie von 350 GigaJoule in 130 km Höhe nach einem Sinkflug zur Erdoberfläche mit 0 Joule landen?
Zur Erkenntnis über die Bedeutung von 350 GigaJoule können Beispiele beitragen über kinetische Energien, die der Mensch auf der Erdoberfläche erzeugt. Wir wählen hierzu (1) den Hochgeschwindigkeitszug und (2) die gegenwärtig größte Containerschiffklasse: das erste Beispiel zeigt die große Geschwindigkeit an Land, das zweite Beispiel die große bewegte Masse auf dem Meer.
Der Hochgeschwindigkeitszug ICE 3
Die Deutsche Bahn gibt folgende Daten:
ICE 3: 8 Wagen, 200 m lang, 450 Sitzplätze, leer, 435 Tonnen Gesamtgewicht,
Höchstgeschwindigkeit 330 Stundenkilometer.
(https://www.bahn.de/service/ueber-uns/zugtypen/ice-3)
Für eine Zuladung von 450 Passagieren und Gepäck nehmen wir für jeden Sitzplatz ein Gewicht von 100 kg pro Sitzplatz an: 450 * 100 = 45.000 kg
Berechnung der maximalen kinetischen Energie eines ICE 3
Newtons Formel:
Energie (in Joule) = 0,5 * Masse (in kg) * Geschwindigkeitsquadrat (in m/sec)
Berechnung des Gesamtgewichts des ICE 3:
435 Tonnen = 435.000 kg; Zuladung: 45.000 kg
Gesamtgewicht: 435.000 + 45.000 = 480.000 kg
Umrechnung der Geschwindigkeit auf m/sec:
330 km /Stunde = 330.000 m/Stunde
1 Stunde = 60 Minuten = 60 * 60 Sekunden = 3600 Sekunden
330.000 m : 3600 sec = 91,66 m/sec
Geschwindigkeitsquadrat: 91,66 * 91,66 = 8401,55 m/sec
Gesamtrechnung:
E = 0,5 * 480.000 * 8401
0,5 * 480.000 = 240.000
240.000 * 8401 = 2.016.000.000 Joule = ca. 2 GigaJoule
Berechnung der maximalen kinetischen Energie eines Containerschiffes
Die Ermittlung der hier interessierenden Daten lieferte schnell Angaben zu den derzeit größten Containerschiffen der Welt:
- maximale Anzahl von aufzunehmenden Containern: 24.000
- Geschwindigkeiten: 20-22 Knoten, entsprechend ca. 40 Stundenkilometer, teilweise bis zu 25 Knoten
- maximale Tragfähigkeit: 240.000 Tonnen
Es war jedoch – interessanterweise – nicht möglich, aus allgemein zugänglichen Quellen (Internet) die Wasserverdrängung (in Kubikmeter) auch nur eines dieser größten Containerschiffe zu ermitteln: sie wäre die Masse des unbeladenen Schiffes in Tonnen; sie wird übrigens auch für manche anderen Schiffe nicht angegeben.
Wir müssen daher hier mit möglichst plausiblen Annahmen arbeiten. Zur Orientierung kann die Tragfähigkeit des Schiffes dienen: als Minimum könnte man vielleicht 20 Prozent der Ladefähigkeit für die Wasserverdrängung annehmen. Wir setzen daher – völlig willkürlich – für ein Schiff mit einer Tragfähigkeit von 240.000 Tonnen eine Wasserverdrängung von 30.000 Tonnen an.
Damit sind die Daten beisammen, die man benötigt, um die kinetische Energie der größten Containerschiffe im Dienstbetrieb zu berechnen, mit dem Vorbehalt, daß im Fall einer anderen Wasserverdrängung das Ergebnis entsprechend anders ausfallen würde.
Masse des voll beladenen Containerschiffs:
Wasserverdrängung + Tragfähigkeit = 30.000 + 240.000 Tonnen =
270.000 Tonnen = 270.000.000 kg
Geschwindigkeit:
40 Stundenkilometer = 40.000 m/Stunde
1 Stunde = 60 * 60 Sekunden = 3600 Sekunden.
40.000 : 3600 = 11,11 m/sec
Quadrat der Geschwindigkeit: 11,11 * 11,11 = 123,43
Berechnung der kinetischen Energie eines Containerschiffs
Newtons Formel:
Energie (in Joule) = 0,5 * Masse (in kg) * Geschwindigkeitsquadrat (in m/sec)
Gesamtrechnung:
E = 0,5 * 270.000.000 * 123,43
0,5 * 270.000.000 = 135.000.000
E = 135.000.000 * 123,43 = 16.663.050.000 =
ca. 16,66 Milliarden Joule = 16,66 GigaJoule
Quellen:
(https://de.wikipedia.org/wiki/Containerschiff)
(https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_gr%C3%B6%C3%9Ften_Schiffe_der_Welt)
(https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/rekorde/die-groessten-containerschiffe-der-welt/)
Mit den beiden Beispielen „ICE“ und „Containerschiff“ haben wir sehr unterschiedlich gelagerte Fälle von hoher kinetischer Energie gewählt, die der Mensch konstruiert und in Bewegung versetzt. Einmal ist die hohe Geschwindigkeit, einmal die hohe Masse charakteristisch: in beiden Fällen erreichen die Energie-Werte die Größenordnung von GigaJoule (Milliarden Joule).
Was lehrt ein Vergleich der irdischen mit den Raumfahrt-Werten?
Dieser Artikel beginnt mit der Behauptung:
„Die Geschwindigkeit ist das eigentliche Geheimnis der Raumfahrt“
Nach der Berechnung von zwei Beispielen kinetischer Energie in irdischen Bewegungen, die beide in der Größenordnung von GigaJoule liegen, kann nun der Grund dargelegt werden.
Die Energiewerte auch der stärksten irdischen Bewegungen, die vom Menschen erzeugt werden, liegen um bis zu 2 Dezimalstellen unter den Energiewerten zur Erde zurückkehrender Raumschiffe. Der Vergleich zwischen den kinetischen Energien von APOLLO 11 (350 GigaJoule) und dem Containerschiff (16,66 GigaJole) ergibt den Faktor 21; der Vergleich mit dem ICE 3 (2 GigaJoule) ergibt den Faktor 175. Die Energie des zurückkehrenden Raumschiffs wäre in diesem Fall 21 mal größer oder 175 mal größer als die größten vom Menschen erzeugten kinetischen Energien auf der Erde.
Wenn man die 3 Berechnungen betrachtet, so wird schlagend deutlich, daß die um ein Vielfaches höheren Werte für das Raumschiff und ähnliche Flugkörper ganz eindeutig eine Folge der hohen Werte der kosmischen Geschwindigkeiten sind.
Zur Charakteristik der Beispiele für irdische Bewegungen gehört aber auch die Feststellung, daß für sie nicht in allen Fällen die Geschwindigkeit die kinetische Energie bestimmt, sondern eventuell die hohe Masse des Objekts die Berechnung bestimmt wie z. B. beim Containerschiff.
Daraus ergibt sich zwingend für ein richtiges Verständnis der Vorgänge im Raumflug, daß für ein irdisches Publikum an erster Stelle eine Unterrrichtung über die charakteristischen kosmischen Geschwindigkeiten stehen muß.
Die Folgen der hohen kinetischen Energie bei der Rückkehr zur Erde
Um eine Vorstellung zu vermitteln von dem Problem, vor dem das Command Module von APOLLO 11 stehen würde, wenn es, wie von der NASA behauptet, in 130 km Höhe mit ca. 11.000 m/sec aus dem Weltraum anfliegt, müßte man sich z. B. eine völlig irrwitzige Bündelung von 175 Hochgeschwindigkeitszügen mit deren gesamter Energie von 175 * 2 GigaJoule = 350 GigaJoule vorstellen. Dieses bizarre Bündel würde nach einem weiteren freien Fall in Richtung Erde mit noch etwas höherer Geschwindigkeit unterwegs sein als mit den anfänglichen 11.000 m/sec.
Durch welche physikalische oder kosmologische Wirkung könnte dieser freie Fall zur Erde irgendwie aufgehalten oder abgeschwächt werden?
Nach dem Narrativ der NASA hätte das APOLLO-Raumschiff nach 29 Minuten (ohne in einen irdischen Orbit zu fliegen, was ohne Raktenmotor auch nicht möglich gewesen wäre) und erst ab 50 km Höhe durch Reibung in der Atmosphäre abgebremst, in der Nähe zu dem Schiff im Pazifik wassern sollen, auf dem Präsident Nixon die Mannschaft von APOLLO 11 zur Rückkehr begrüßen wollte.
Eine solche wohlbehaltene Rückkehr aus 130 km Höhe mit einer kinetischen Energie von 350 GigaJoule ist jedoch physikalisch nicht möglich. Das wäre die Folge der hohen kinetischen Energie, die man im Weltraumflug nicht los wird.
Da in der „Wirklichkeit“ nach der Medienberichterstattung aber Präsident Nixon auf seinem Schiff die 3 Rückkehrer vom Mond begrüßt hat, nachdem sie der aus dem Pacific geborgenen Raumkapsel entstiegen waren, kann man nur folgern, daß die aus dem Pacific geborgene Raumkapsel jedenfalls nicht von einem Mondflug zurückgekehrt war.
P.S.
It’s the velocity – wer es weiß, ist kein Dummkopf mehr!
Ergänzung des Titels: 2024, 3. Okt.
It’s the velocity, stupid! (in der Raumfahrt)
(https://balthasarschmitt.com/2024/09/21/its-the-velocity-stupid/)
B., 21.9.2024
Unwirkliche Wirklichkeiten 