Wie groß könnte die Erde maximal werden, bevor Raketen nicht mehr funktionieren?

• Wenn der Erdradius bei gleicher mittlerer Dichte wächst, steigen Oberflächengravitation und Geschwindigkeit im niedrigen Orbit gemeinsam an, wodurch sich die Bedingungen für das Erreichen eines Orbits mit chemischen Raketen rapide verschlechtern
• Wegen der Tsiolkovsky-Raketengleichung nimmt die benötigte Δv zwar linear zu, aber die Raketenmasse wächst exponentiell; Annahmen zu Treibstoffanteil, Schub-Gewichts-Verhältnis der Triebwerke und Strukturmasse beeinflussen das Ergebnis stark
• In einer Berechnung für das Einbringen einer 1-Tonnen-Nutzlast in einen niedrigen Orbit werden für einen 3g-Planeten 6 Stufen und etwa 50.000 Tonnen, für 4g 8 Stufen und etwa 2.836.598 Tonnen, für 5g 9 Stufen und etwa 391 Millionen Tonnen Raketenmasse benötigt
• Ab etwa 10g nähert sich die Raketenmasse einem signifikanten Anteil der Planetenmasse an; bei 10,47g erscheint eine theoretische Grenze, bei der die Raketenmasse der Planetenmasse entspricht
• In der Praxis setzen Grenzen bei Triebwerks-Montagefläche, Strukturfestigkeit, Tankgeometrie und steigender Trockenmasse früher an, sodass eher gilt, dass die praktische Grenze von den Annahmen abhängt als dass es eine „exakte Maximalgröße“ gibt

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Was sich ändert, wenn man die Erde bei gleicher Dichte vergrößert

• Die Frage betrachtet einen hypothetischen Planeten, bei dem der Erdradius um den Faktor f vergrößert wird und die mittlere Dichte gleich bleibt
  • Radius: r = f r_earth
  • Masse: m = f^3 m_earth
  • Oberflächengravitation: g = f g_earth
• Wenn die mittlere Dichte gleich bleibt, wächst mit zunehmender Planetengröße auch die Geschwindigkeit im niedrigen Orbit proportional zum Radius
• Wenn Zusammensetzung, Temperatur und Druck der Oberflächenatmosphäre gleich bleiben, schrumpft die Skalenhöhe H auf f^-1
• Der Bereich ist nicht auf alternative Startmethoden wie Ballons, Flugzeuge, Laser oder Weltraumaufzüge ausgeweitet, sondern auf chemisch angetriebene Raketen beschränkt

Der Flaschenhals durch die Raketengleichung

• Die Tsiolkovsky-Raketengleichung wird als Δv = ln(m0/mf) ve dargestellt
• Bei chemischen Triebwerken gibt es Grenzen dafür, die Ausströmgeschwindigkeit ve stark zu erhöhen; eine Berechnung setzt die Obergrenze chemischer Triebwerke bei etwa 5.000m/s an
• Um mehr benötigte Δv zu erreichen, muss das Massenverhältnis m0/mf erhöht werden
  • Die Masse von Tanks und Triebwerken kann nicht null sein
  • Zusätzliche Stufen können Δv linear erhöhen, aber die Gesamtmasse bläht sich exponentiell auf
• Daher verändern schon kleine Unterschiede in den Annahmen zur Strukturmasse der Treibstofftanks und zum Schub-Gewichts-Verhältnis der Triebwerke die endgültige Raketengröße erheblich

Berechnung auf Basis einer 1-Tonnen-Nutzlast

• Eine hoch bewertete Berechnung fixiert mehrere Variablen und schätzt die erforderliche Raketengröße für unterschiedliche Oberflächengravitationen
• Die wichtigsten Annahmen sind wie folgt
  • 1-Tonnen-Nutzlast in einen niedrigen Orbit
  • Die für das Erreichen des Orbits nötige Δv beträgt einschließlich Atmosphären- und Gravitationsverlusten 10.000m/s pro 1g Oberflächengravitation
  • Das Treibstoff-Massenverhältnis jeder Stufe beträgt 90 %
  • Es werden Triebwerke aus der Apollo-Ära verwendet: RL-10, J-2, M-1, H-1 und F-1
  • Beim Zünden der ersten Stufe beträgt das Schub-Gewichts-Verhältnis bezogen auf die lokale Gravitation mindestens 1,2
  • Zwischenstufen liegen bei mindestens 0,8, die letzte Stufe bei mindestens 0,5
• Unter diesen Annahmen wächst die berechnete Raketenmasse mit zunehmender Gravitation extrem schnell
  • 1g: 3 Stufen, 1 H-1 in der ersten Stufe, Gesamtmasse 49,4 Tonnen
  • 2g: 4 Stufen, 5 F-1 in der ersten Stufe, Gesamtmasse 1.329 Tonnen
  • 3g: 6 Stufen, 274 F-1 in der ersten Stufe, Gesamtmasse 50.722,2 Tonnen
  • 4g: 8 Stufen, 20.422 F-1 in der ersten Stufe, Gesamtmasse 2.836.598,4 Tonnen
  • 5g: 9 Stufen, 3,5 Millionen F-1 in der ersten Stufe, Gesamtmasse 391 Millionen Tonnen
  • 6g: 11 Stufen, 400 Millionen F-1 in der ersten Stufe, Gesamtmasse 38 Milliarden Tonnen
  • 10g: 18 Stufen, 2.88e19 F-1 in der ersten Stufe, Gesamtmasse 1.65e21 Tonnen
• Oberhalb von 10g erreicht die Raketenmasse einen messbaren Anteil der Planetenmasse
  • 10,3g: Raketenmasse entspricht 0,035 der Planetenmasse
  • 10,4g: Raketenmasse entspricht 1/5 der Planetenmasse
  • 10,47g: Raketenmasse entspricht der Planetenmasse

Praktische Beschränkungen bleiben auch mit mehr Stufen bestehen

• Theoretisch kann man durch immer mehr Stufen zusätzliche Δv gewinnen, aber reale Raketen stoßen zuerst auf Beschränkungen bei Struktur und Geometrie
• Wenn man die lineare Größe einer Raketenstufe vergrößert, steigt ihre Masse kubisch, während die Bodenfläche für die Montage von Triebwerken nur quadratisch zunimmt
• Schon bei der Saturn V mussten die äußeren Triebwerke der ersten Stufe am Rand der Stufe platziert werden, weil Düsen und Gimballagerung Platz beanspruchten
• Für sehr große Raketen könnten daher folgende Konstruktionsänderungen nötig sein
  • kürzere und breitere Geometrie
  • kleinerer Gimbal-Ausschlag der Triebwerke
  • Triebwerksmontage in Pods rund um den Tank
• Im 3g-Beispiel wären für 274 F-1-Triebwerke in etwa eine Stufe mit 90m Durchmesser und 9m Höhe nötig; in dieser Größenordnung werden die technischen Ineffizienzen durch Tankverhältnisse gravierend
• Feststoffraketen unterliegen nicht denselben Beschränkungen bei der Triebwerksmontage und bieten ein gutes Schub-Gewichts-Verhältnis sowie günstige Kosten pro Schub, weshalb sie als Unterstufe extrem großer Raketen eher infrage kommen könnten

Ergänzungen zu Super-Erden und Hochgravitationsplaneten

• Michael Hippkes Spaceflight from Super-Earths is difficult behandelt das Problem, dass Raumfahrt von Super-Erden aus schwierig wird
• Die Studie rechnet nicht mit niedrigem Orbit, sondern mit Fluchtgeschwindigkeit, doch der exponentiell schwieriger werdende Charakter ist ähnlich
• Kepler-20b wird als Planet mit ungefähr dem 1,9-fachen Erdradius und fast der 10-fachen Masse behandelt
  • Eine Minimalrakete, um 1 Tonne auf Fluchtgeschwindigkeit zu bringen, benötigt auf Kepler-20b 9.000 Tonnen Treibstoff
  • Für eine Nutzlast in der Größenordnung des James Webb Space Telescope von 6,2 Tonnen werden 55.000 Tonnen Treibstoff benötigt
  • Für 45 Tonnen auf Apollo-Mondmissions-Niveau wäre eine Rakete von etwa 400.000 Tonnen nötig
• Eine andere Antwort ergänzt, dass in der Exoplanetenforschung als Obergrenze für Gesteinsplaneten das 1,6-Fache des Erdradius und die 5-fache Erdmasse genannt werden
  • Oberhalb davon könnten Eigenschaften zunehmen, die eher an Mini-Neptune erinnern
  • Wenn diese Annahme stimmt, würde die maximale Gravitation potenziell bewohnbarer Welten etwa 2,5g nicht überschreiten
• Eine weitere Berechnung weist darauf hin, dass sich auf Welten mit hoher Gravitation der Trockenmasseanteil von Raketen verschlechtern kann; wenn auf einer 5g-Welt das Nass-/Trockenmassenverhältnis auf etwa 5:1 fällt, könnte die Startmasse Größenordnungen von 10^20 Tonnen erreichen
• Im Extremfall, wenn eine Rakete massereicher als der Mond wird, wird auch die Eigengravitation der Rakete zum Problem; beim Vergleich von etwa 4.400m/s Ausströmgeschwindigkeit für LOX/H2 mit der Fluchtgeschwindigkeit des Mondes von etwa 2.380m/s entsteht eine Situation, in der die effektive Ausströmgeschwindigkeit stark sinkt

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Hacker-News-Kommentare

• In den Anfangstagen der Raketentechnik war die umgekehrte Frage fast ein ungelöstes Problem: Selbst wenn es das Raketenprinzip theoretisch gab – gibt es überhaupt eine Treibstoffkombination, die eine ausreichend hohe Ausströmgeschwindigkeit liefert, um Orbitalraketen praktisch nutzbar zu machen?
  Die Antwort war anfangs keineswegs klar, und in Goddards Arbeiten wird beschrieben, wie viel größer eine Rakete werden müsste, um bei geringerer Treibstoffgeschwindigkeit dieselbe Leistung zu erzielen. Am Ende kommt man selbst beim Verbrennen eines einzigen „Schießpulver-Bergs“ nur ein paar Dutzend Meilen hoch
  Für die frühen Raketenpioniere war es eine angenehme Überraschung und Erleichterung, dass wir dank der Kombination aus Gravitation und Chemie auf einem Planeten leben, auf dem Orbitalraketen möglich sind; der Rest war Ingenieursarbeit

  • Wer sich für die Geschichte von Raketentreibstoffen interessiert, dem kann ich John D. Clarks Ignition! sehr empfehlen. Es enthält viel Chemie, ist aber auch ohne großes Chemieinteresse unterhaltsam zu lesen
    https://library.sciencemadness.org/library/books/ignition.pd...
  • Es wäre wirklich spannend, wenn eine fortgeschrittene Zivilisation auf einem Planeten mit deutlich stärkerer Gravitation als die Erde keine chemischen Raketen bauen könnte und deshalb zwangsläufig nukleare Raketen entwickeln müsste
    Umgekehrt könnte die Erkundung des Sonnensystems dank nuklearer Raketen sogar vergleichsweise einfach geworden sein, sobald sie erst einmal dem Gravitationsschacht ihres eigenen Planeten entkommen wäre
  • Dass wir auf einem Planeten leben, auf dem Gravitation und Chemie Orbitalflüge ermöglichen, ist fast schon absurdes Glück
    Wäre der Planet nur ein wenig massereicher, hätten wir womöglich keinen einzigen Satelliten starten können, bevor wir Kerntriebwerke entwickelt hätten

• Mit einer ausreichend hohen Erststufe und Hot Staging könnte man es selbst auf einer extrem großen Erde machbar machen
  Allerdings müsste die erste Stufe unter Umständen weit über die Atmosphäre hinausragen. Und natürlich ist damit keinesfalls gemeint, ein Randall-Munroe-Buch in der Hand zu halten

  • Das ist wie ein Zug, der in einer Sekunde von Los Angeles nach New York fährt. Er muss nur lang genug sein
  • Ich frage mich, ob hier von einer Rakete oder von einem Weltraumlift die Rede ist
    Wenn man einen Turm baut, der bis in die Nähe der geostationären Umlaufbahn reicht, kann man ihn wie eine Raketenstufe mit Delta-v von 0 behandeln und oben eine kleine Stufe „hot stagen“, die dann direkt in den Orbit gelangt. Wenn man so etwas bauen kann, werden Raketen natürlich fast optional
  • Auf einem Planeten mit hoher Gravitation eine so hohe Struktur zu bauen, wäre ungeheuer schwierig
    Das Taper-Verhältnis zwischen Basis und Spitze müsste wahrscheinlich so gewaltig sein, dass es einen beträchtlichen Teil des Planetenradius ausmacht. Andererseits braucht man ohnehin Platz für all die vielen Erststufentriebwerke, vielleicht muss es also sowieso so sein
  • Man startet einfach vom höchsten Punkt des Planeten. Kerbal Space Program hat das abgesegnet
    Über die Bodenlogistik reden wir lieber nicht
  • Und man muss annehmen, dass auf dem Planeten genügend Treibstoff vorhanden ist

• Interessant. Das könnte die Drake-Gleichung noch gewichtiger machen. Insbesondere könnten Zivilisationen auf Planeten mit hoher Gravitation eine geringere durchschnittliche Überlebensdauer haben, weil ihre Fähigkeit begrenzt ist, zu einer multiplanetaren Spezies zu werden und den Großen Filter zu überwinden

  • Einer der größten hypothetischen Großen Filter ist großflächiger Krieg. Wenn nicht nur Raketen, sondern auch einfache Geschosse wie Kanonen oder Pfeile höhere technische Anforderungen haben, wird die Entwicklung von Kriegstechnologie gebremst
    Es ist auch möglich, dass andere Mittel wie Diplomatie schnell genug vorankommen, um eine Auslöschung der Bevölkerung durch Weltkriege zu verhindern. Ich frage mich auch, welche Auswirkungen höhere Gravitation auf verdrängungsbasierte Schiffe wie Kanus oder moderne Schiffe hätte. Vermutlich fast keine, weil die Dichte entscheidend ist und nicht das Gewicht, aber die höhere Dichte früher Baumaterialien und Fracht könnte ein Faktor sein. Die Atmosphärendichte scheint mir stärker vom Magnetfeld als von der Gravitation abzuhängen
  • Der Begriff der Superhabitabilität könnte hier interessant sein
    Diese Hypothese geht davon aus, dass Planeten mit größerer Masse und stärkerer Gravitation als die Erde für Leben günstiger sein könnten. Es könnte also viel mehr Leben auf Planeten geben, auf denen Raumfahrt mit herkömmlichen chemischen Raketen nahezu unmöglich ist. Wir leben auf einem vergleichsweise kargen Felsen, haben dafür aber den Kompromiss bekommen, den Orbit erreichen zu können
    https://en.wikipedia.org/wiki/Superhabitable_planet
  • Ich bezweifle, dass das wirklich ein großer Faktor ist
    Keine multiplanetare Spezies zu sein, wirkt derzeit auf der Erde wie eines unserer kleinsten existenziellen Probleme, und das dürfte noch eine Weile so bleiben. Gleichzeitig wird für eine Zivilisation, die nur etwas weiter entwickelt ist als wir, die Effizienz chemischer Raketen völlig bedeutungslos
  • Wesen, die auf einem Planeten mit hoher Gravitation evolviert sind, wären intelligenter und vielleicht auch stärker. Auch sie müssten die Flugbahn geworfener Objekte berechnen, aber eben schneller
    Unser Gehirn verbraucht nur so viel Energie, wie fürs Überleben nötig ist; alles darüber hinaus wäre Verschwendung. Wenn sie aber schneller hätten denken müssen, hätten sie sich entsprechend entwickeln können. Am Ende hätten sie also vielleicht doch einen Weg gefunden
  • Der Artikel beschränkt sich auf chemische Raketen. Auf der Erde funktionieren sie gut genug, deshalb nutzen wir sie, aber es gibt auch bessere Möglichkeiten
    Man könnte statt Chemie Kernenergie nutzen und die Luft in der Atmosphäre als Reaktionsmasse verwenden. Auf der Erde schafft das mehr Probleme, als es löst, weshalb man es trotz vorhandener Technik nicht macht; auf einem Planeten mit höherer Gravitation könnte es aber eine Option sein. Schwieriger, aber nicht unmöglich
    Interessant ist, dass der Zeitpunkt, zu dem Kerntechnik stark genug war, um deutlich leistungsfähigere Raketen zu ermöglichen, fast mit dem Zeitpunkt zusammenfiel, zu dem chemische Raketen ausgereift genug waren, um den Orbit zu erreichen. Vielleicht hätten wir also kurz nachdem wir der Erde entkommen konnten, auch einem 10-g-Planeten entkommen können

• Ich frage mich, ob es eine Variante der Drake-Gleichung gibt, die einen Term dafür enthält, dass ein Planet klein genug ist, um entkommen zu können.
  Ziemlich deprimierend, wenn man bedenkt, dass intelligentes, raumfahrendes Leben dadurch selten genug sein könnte, um zu verschwinden. Umgekehrt könnten in einer kleinen Ecke des Universums mehrere raumfahrende Zivilisationen innerhalb weniger Lichtjahre gleichzeitig existieren. Aus Space-Opera-Sicht wäre das großartig, aber am Ende würde es wohl darauf hinauslaufen, dass Weltraum-Faschisten alle versklaven

  • Raketen sind nicht die einzige Möglichkeit, einen Planeten zu verlassen. Wenn die Menschheit Ressourcen in der Größenordnung eines Raumfahrtprogramms in Railguns oder andere Antriebsarten gesteckt hätte, hätte das durchaus gelingen können.
    Bei den Parametern der Erde waren Raketen einfach am bequemsten, also haben Ingenieure darauf optimiert
  • Faschismus funktioniert schon auf der Erde nur gerade so und verliert im Wettbewerb. Siehe https://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/FascistButIneffi.... Mit Sklaverei ist es ähnlich. Als kleiner Exkurs gibt es auch https://www.econlib.org/library/Columns/LevyPeartdismal.html
    Im Weltraum ist Sklaverei noch nutzloser. Der Hauptgrund ist, dass Menschen selbst weniger nützlich werden. Schon jetzt wird fast die gesamte nützliche Weltraumerkundung von Robotern erledigt, und Menschen schickt man vor allem aus Prestigegründen. Die Kosten, Weltraumsklaven am Leben zu halten, wären höher als alles, was sie leisten könnten. Natürlich könnten Außerirdische eine Biologie haben, die viel besser an das Überleben im All angepasst ist
  • Die Drake-Gleichung zeigt in vielerlei Hinsicht einen Mangel an Vorstellungskraft darüber, welche Formen Leben annehmen kann.
    Mit jedem zusätzlichen Term zementiert man eine weitere Annahme
  • Ein paar Lichtjahre entsprechen ungefähr hundert Sternen. Die Wahrscheinlichkeit, dass in einem solchen Bereich mehr als eine unwahrscheinliche Lebensform entsteht, dürfte wohl nahe null liegen
  • Das Wort „Faschist“ wird ziemlich seltsam verwendet. Es bedeutet praktisch nur noch „böser Schurke“

• Ich frage mich, ob man auf einem Gasplaneten mit einer Wasserstoffatmosphäre um einen Gesteinskern wasserstoffatmend fliegen könnte, bis ein Raumschiff den Rand des Weltraums erreicht, und danach Stufen zünden könnte, um dem Gravitationsschacht zu entkommen.
  Oder ob man bei einer ausreichend dichten Stickstoff- oder CO2-Atmosphäre aerodynamisch fliegen oder schweben könnte, bis man einen Punkt erreicht, an dem die Schwerkraft spürbar geringer ist als an der Oberfläche?

  • Auf Gesteinsplaneten nimmt die Schwerkraft in den für uns interessanten Orbitalhöhen nicht stark ab. Die ISS erfährt zum Beispiel noch etwa 90 % der Oberflächengravitation.
    Einen Orbit zu erreichen bedeutet vor allem, eine Geschwindigkeit zu erreichen, bei der die Fallbahn die Oberfläche nicht mehr schneidet.
    Es ist aber durchaus möglich, mit einem Flugzeug Höhe und Geschwindigkeit zu gewinnen und danach eine deutlich kleinere Rakete zu starten. Der wichtigste Vorteil ist dabei die Geschwindigkeit, und der größte Teil des Treibstoffverbrauchs einer Rakete geht ebenfalls auf die Geschwindigkeit zurück. Virgin Galactics SpaceShipTwo nutzt diese Konfiguration, und Virgin Orbits LauncherOne ist ebenfalls eine kleine Rakete, die von einer umgebauten Boeing 747 gestartet wird. Auf der Erde bringt das im Verhältnis zur zusätzlichen Komplexität kaum Vorteile, aber auf einem Planeten mit stärkerer Gravitation und ähnlich zugänglichem Motorflug könnte es die bevorzugte Methode sein.
    Ein wichtiger Faktor könnte die Schallgeschwindigkeit sein. Für Flugzeuge ist Unterschallflug viel einfacher als Überschallflug. In einer Atmosphäre wie Wasserstoff, in der die Schallgeschwindigkeit deutlich höher ist, könnten Flugzeuge viel höhere Geschwindigkeiten erreichen und wären als Raketenstartplattform wesentlich vorteilhafter. Natürlich setzt das voraus, dass man das Problem der Energieversorgung eines solchen Flugzeugs bereits gelöst hat
  • Die grundlegende Physik von SABRE, einem luftatmenden Raketentriebwerk, ist verifiziert.
    Allerdings weiß ich nicht, wie sehr sich das Verflüssigen von H2 vom Verflüssigen von O2 unterscheidet.
    https://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine)
  • Auf kleineren Gasplaneten könnte man eine schwebende Plattform wie ein riesiges Luftschiff bauen und von dort starten.
    Gasplaneten sind so groß, dass die „Oberflächen“-Gravitation in der Höhe, in der eine solche Plattform schwebt, nicht so hoch ist, wie man vielleicht denkt. Bei Uranus und Neptun liegt sie tatsächlich unter 1 g. Oberhalb der Größe von Jupiter wächst der Radius jedoch kaum noch, während die Masse weiter zunimmt, sodass man selbst auf einer schwebenden Plattform mit mehreren g zurechtkommen müsste
  • Zum Schweben bräuchte man ein Gas, das leichter als Wasserstoff ist. Das geht also nicht; ein solches Gas existiert nicht. Motorflug ohne Sauerstoff ist ebenfalls schwierig, man bräuchte also eher etwas, das einem Raketenmotor ähnelt als einem Flugzeugtriebwerk.
    Man könnte zwar einen mit Vakuum gefüllten Ballon verwenden, aber um in einer Wasserstoffatmosphäre ein Objekt von der Größe einer Orbitalrakete schweben zu lassen, bräuchte man eine Vakuumkammer von der Größe einer Stadt oder eines kleinen Bundesstaats. Wahrscheinlich wäre es einfacher, stattdessen einen Turm zu bauen

• In den Antworten wurde es kaum erwähnt und es war auch mein erster Gedanke: Zumindest theoretisch wären auch nuklearthermische Raketen eine Überlegung wert
  https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_thermal_rocket

  • Für den Start sind sie nicht besonders gut geeignet. Die meisten Raketendesigns, die besser als chemische Raketen sind, geben Schub zugunsten des spezifischen Impulses auf
    Im Orbit ist Delta-v eben Delta-v, also ist das eine Verbesserung, aber eine 10-kg-Rakete erfährt durch die Gravitation etwa 100 N. Wenn der Triebwerksschub 100 N nicht übersteigt, bleibt sie auf der Startrampe stehen. Sobald sie Geschwindigkeit aufgenommen hat, wird das Problem kleiner, aber beim Start von einem Körper, der keine Punktmasse ist, muss ein Teil des Schubs dafür verwendet werden, nicht in den Planeten zu stürzen – sonst kommt man heute nicht ins All
    Realistische NTR-Entwürfe haben einen festen Kern, und nach langen Bemühungen erreichten sie ein Schub-Gewichts-Verhältnis von 7:1. Das bedeutet, dass sie im Prinzip bis zum Sechsfachen ihres eigenen Gewichts tragen und in Erdgravitation nach oben beschleunigen können. Chemische Raketen schaffen auch 70:1. Niemand hatte vor, NTRs als Startplattform zu nutzen; stattdessen kann man sie als effizientere Oberstufentriebwerke oder für Transferzündungen zwischen Orbits einsetzen. Theoretisch gibt es NTR-verwandte Triebwerke mit deutlich besserer Leistung, aber keine funktionsfähigen Prototypen. Eine Open-Cycle-Rakete würde man wohl auch nicht starten wollen, denn „open“ bedeutet hier, dass radioaktiver Brennstoff nach hinten ausgestoßen wird. Mit heutiger Technik braucht es einen Kompromiss zwischen Effizienz und Schub, und für Startstufen sind chemische Raketen auf absehbare Zeit konkurrenzlos
    Anders wäre es natürlich bei einer etwas „interessanteren“ Art von Nuklearantrieb. Es gibt ja auch Befürworter von Project Orion
  • NTR nutzt nuklearen Brennstoff sehr ineffizient. Was man will, ist NSWR
    https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_salt-water_rocket
    Eine echte Nuklearrakete. So wie eine chemische Rakete eine kontrollierte Explosion ist, ist NSWR eine kontrollierte, sagen wir mal Husten auslösende, Nuklearexplosion
  • NTR hat zwar einen hohen spezifischen Impuls, aber eine vergleichsweise niedrige Leistung pro Gewicht, ist also für das Entkommen aus dem hier diskutierten Gravitationsschacht schlecht und im Weltraum gut
    Es nutzt Reaktionsmasse effizient, ist aber bei Leistung pro Gewicht nicht effizient
    Dem Artikel zufolge ging man 1947 davon aus, dass ein vollständiger Reaktor zu schwer sei, sodass ein nuklearthermisches Festkerntriebwerk nicht einmal das für einen Start von der Erde nötige Schub-Gewichts-Verhältnis von 1:1 erreichen könne, um die Schwerkraft zu überwinden. In den folgenden 25 Jahren erreichten US-Entwürfe für nuklearthermische Raketen etwa 7:1, blieben damit aber immer noch weit unter chemischen Raketen mit etwa 70:1

• In Project Hail Mary kommt ein fremder Planet mit der 8,45-fachen Erdmasse vor, und seine Bewohner erreichen die Raumfahrt
  https://www.reddit.com/r/ProjectHailMary/comments/s5n7j4/eri...

  • Ein wirklich hervorragendes Buch und persönlich eines meiner absoluten Lieblingsbücher. Nur weil es im Buch möglich war, ist die Wissenschaft dahinter aber noch nicht belegt

• Der Artikel über einen Planeten mit 1,55 R⊕ hat mich neugierig gemacht, und diese Diskussion fand ich interessant

• Als die ersten orbitalen Raketen aufkamen, war Kernenergie bereits entdeckt
  Wenn chemische Raketen den Orbit nicht hätten erreichen können, wären nukleare Raketen wohl bald gefolgt. Wenn chemische Raketen keine ICBMs hätten starten können, wäre Nuklearraketentechnik nicht aufgegeben, sondern weiterentwickelt worden; vielleicht wäre die Menschheit dann schon auf anderen Planeten gewesen

• Ein interessanter Gedanke, aber ein sehr praktischer Faktor, der sich nur schwer berechnen lässt, wurde übersehen: Stoßwellen
  Auf der Erde ist das ein aus der Praxis bekanntes Problem, und die Grenze für die Startmasse von Erdraketen auf Meereshöhe liegt bei etwa 10.000 Tonnen
  Die Stoßwellen, die vom Überschall-Abgasstrahl des Triebwerks erzeugt werden, üben buchstäblich enorme Drücke auf Strukturen aus. In den genannten Größenordnungen würde keine Struktur lange genug standhalten. Ob sich wesentlich stärkere Materialien herstellen lassen, ist derzeit unbekannt und schwer vorherzusagen
  Meereshöhe ist deshalb wichtig, weil es unter den mir einfallenden orbitalen Raketen nur zwei Beispiele gibt, die von einem deutlich anderen Ort gestartet sind. Starts aus großer Höhe per Flugzeug haben sehr andere atmosphärische Bedingungen und könnten eine Lösung für das Stoßwellenproblem sein, bringen aber andere Grenzen mit sich
  https://en.wikipedia.org/wiki/Northrop_Grumman_Pegasus
  https://en.wikipedia.org/wiki/LauncherOne

  • Kugelförmige Kühe im Vakuum sind gegen Stoßwellen immun