Warum kann man mit einem Flugzeug nicht in den Weltraum fliegen?

Auch wenn sie mit Leichtigkeit vom Boden abheben, spätestens bei 30 Kilometer Höhe ist selbst für die schnellsten Düsenjäger Schluss. Mit einem Flugzeug kann man nicht in den Weltraum fliegen, heißt es. Kopfball macht den Test. Kopfball-Reporter Burkhardt hat dafür erstmal Fliegen gelernt – eine kleine Propellermaschine aus dem Spielwarenladen.

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Kommentare

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heinz
schrieb am 07.10.2011, 12:31 Uhr
Meine Güte so viele Möchtegern-Schlaumeier, die alles besser wissen wollen -.- Alles was gesagt wurde ist "im Großen und Ganzen" richtig. Diese Sendung soll doch nur eine einfache unkomplizierte Antwort auf die Frage bieten, so dass es jeder versteht und keine Wissenschaft daraus machen. @ Klaus: Die Anzeige der Vakuumpumpe ist relativ zum normalen Luftdruck zu betrachten. Es wird 1 Bar abgezogen also -1 Bar angezeigt. Mag auf den ersten Blick verwirrend erscheinen.

darthmaul
schrieb am 30.05.2011, 21:21 Uhr
ich find kopfball gut ,aber sich als hobbybauer aus zu geben ist echt peinlich. galileo finde ich besser.

Deern
schrieb am 12.06.2010, 12:46 Uhr
Es ist eine Sendung für Kinder! Keine Diplomarbeit. Peinlich, sich hier als Hobby-Wissenschaftler so aufzuspielen :D

Queequeg
schrieb am 04.04.2010, 17:06 Uhr
Ein ordentliches Studium hätte den beiden nicht geschadet....

Lehrer
schrieb am 26.03.2010, 22:59 Uhr
schade, ungenauen Kram bekomme ich schon bei Galileo. Ansonsten weiter so: Action und Physik, es darf vereinfacht werden, aber bitte keine schiefen Bilder!

Geheimagent 3
schrieb am 20.03.2010, 17:25 Uhr
Echt super Kann man nicht negativ bewerten.

Klaus
schrieb am 17.03.2010, 14:28 Uhr
- Warum nennt die blonde Frau den Druckanzeiger Uhr? Meint sie, mit dem Begriff "Manometer" die Zuschauer zu überfordern? - Warum soll ein Vakuum -1 bar haben? Vakuum bedeutet Null bar. Leider hat das Niveau dieser Sendung im Gegensatz zu den Anfängen unerträglich abgenommen. Von wissenschaftlichem Anspruch keine Spur mehr. Hauptsache es knallt und kracht. Und dann noch dieser impertinente Möchtegern-Stuntman. Fürchterlich.

Ida
schrieb am 16.03.2010, 12:03 Uhr
Mir hats gefallen. Burkhard und Steffi sind die coolsten.

Hans-Günther Nusseck
schrieb am 15.03.2010, 23:11 Uhr
In der Tat liegt es an der fehlenden Luft aber nicht, weil sich das Flugzeug davon abstoßen muss! Lassen wir den Fakt, dass ein Flugzeug die Luft braucht, damit sich ein Auftrieb an den Tragflächen ergibt einmal weg. Es gibt ja auch Flugzeuge (Kampfjets), die haben die Flügel nur zur Stabilisierung und nicht zur Erzeugung von Auftrieb. Vernachlässigen wir auch einmal die Tatsache, dass der Motor Sauerstoff und damit Luft benötigt. Bleiben wir also bei der Frage, wie so ein Propeller Vortrieb erzeugt: Er tut es definitiv nicht, indem er sich 'durch die Luft wühlt'. Wir reden hier ja nicht von einer Archimedischen Schraube.... Der Propeller sammelt quasi Luft von vorne, beschleunigt sie relativ zu seiner eigenen Geschwindigkeit und stößt sie nach hinten aus. Achtung: Nicht Abstoß sondern Rückstoß! Der Trick beim Rückstoß ist, dass er ohne umgebendes Medium funktioniert - also in der Luft oder ohne! Ein Flugzeug funktioniert im Prinzip auf der selben Basis wie eine Rakete nämlich durch Rückstoß. Auch eine Schiffsschraube basiert darauf. Richtig ist, dass Rückstoß auf dem 3. Newtonschen Axiom basiert: "Actio = Reactio". Falsch ist aber die Erklärung mit dem Abstoßen. O-Ton: '...bedeutet im Umkehrschluss: Wenn man nichts zum Abstoßen hat, kann man sich nicht Beschleunigen'. Interessant ist, dass es auf der Webseite zum Film richtig geschrieben steht ;-) Dort steht, dass das Flugzeug die Luft ansaugt, um sie zu beschleunigen und gerichtet nach hinten auszustoßen. Der Vortrieb geschieht dann aber nicht dadurch, dass sich die beschleunigte, ausgestoßene Luft von der umgebenden Luft abstößt sondern nur aufgrund des entstehenden Impulses. OK, sehe ich ein: Ist nicht so wirklich einfach zu erklären.... Die Idee, Burkhardt auf einen Rollwagen zu setzen war gut. Der Tennisschläger war nur irgendwie das falsche Erklärungsmodell. Der Propeller sammelt die Luft und beschleunigt sie nach hinten. Besser wäre es gewesen, wenn man Burkhardt Bälle von der Seite gereicht hätte (Sozusagen als umgebende Luft) und Burkhardt als menschlicher Propeller diese nach hinten geworfen hätte. Das wäre ein besseres Modell des Propeller-Prinzips und es hätte ebenso funktioniert: Er hätte sich bewegt! Im luftleeren Raum gäbe keine Bälle, Burkhardt hätte nichts zum werfen und würde sich nicht bewegen. Damit müsste der Text heißen: 'Wenn man nichts hat, um es beschleunigt ausstoßen zu können, kann man sich auch nicht beschleunigen.' Trotz alledem: Die Nebelmaschine war cool! Vielen Dank

G.Ulrich
schrieb am 14.03.2010, 18:49 Uhr
Die Erklärung in der Sendung ist zumindest ungenau und setzt am falschen Punkt an. Beim Antrieb und nicht beim Auftrieb an den Tragfächen, der im Vakuum nicht existiert. Auch ein Tragflächen-Flugzeug mit Raketenantrieb könnte nicht ins All fliegen. Völlig chaotisch: da sitzt jemand auf einem Wagen und schlägt Bälle, die ihm zugeworfen werden, mit einem Tennisschläger zurück. Der Wagen wird beschleunigt. Der Wagen würde auch dann angetrieben, wenn er nur mit Bällen beworfen würde, natürlich auch, wenn der Passagier eine Balladung herausschleuderte. Beide Beispiele treffen aber gerade NICHT auf einen Propellerantrieb zu. Das Ball-aus-Fahrzeug-Werfen einstpricht dem Rückstoßprinzip, das auch im Weltraum funktioniert. Damit erklärt sich NICHT das Versagen eines Propellers im Vakuum. Propeller arbeiten nur marginal nach dem Rückstoßprinzip. Sie "schrauben" sich vielmehr duch das Medium Luft. Es wird gerade KEINE beschleunigte Masse vom Flugzeug abgegeben. Zusammenfassend: Ärgerliche Verdummungsversuche

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Der Weltraum im Kopfball-Studio

Bild: Ein Modellflugzeug in einer Vakuum-Röhre; Rechte: WDR-Fernsehen 2010

Immer, wenn Kopfball im Weltraum experimentieren möchte, kommt die große Vakuumpumpe zum Einsatz: Dieses Mal zieht sie die Luft aus einer großen Röhre – und sorgt so für Weltraumverhältnisse auf einer kleinen Startbahn für Burkhardts Modell-Flugzeug. Kann die handliche Propellermaschine vorwärtsrollen, wenn die Luft abgesaugt ist? Das Experiment dazu seht ihr im Film.

Rückstoßprinzip

Das Grundlagen-Wissen für diese Kopfball-Zuschauerfrage hat schon Isaac Newton vor über 320 Jahren veröffentlicht: Er erkannte, dass eine Kraft immer an eine Gegenkraft gekoppelt ist, die genau in die entgegengesetzte Richtung wirkt. Das kennt man auch aus dem Alltag: Springt ein kleines Kind von einem Floß, das auf dem Wasser schwimmt, bewegt sich das Floß gleichzeitig ein Stückchen in die entgegengesetzte Richtung. Wenn ein Erwachsener ebenfalls vom Floß in den See springt, bewegt sich das Floß wesentlich weiter zurück, weil das Gewicht des Erwachsenen und damit auch die resultierende Kraft größer ist. Steffi und Burkhardt zeigen das mit einem eindrucksvollen Experiment im Studio.
Aber was stößt ein Propellerflugzeug nach hinten, damit es sich nach vorne bewegen kann? Reicht die Luft dafür aus? Der Propeller saugt vorne Luft an und stößt sie schneller und gerichtet nach hinten. Dadurch entsteht ein Rückstoß – ähnlich wie auf dem Floß –, der das Flugzeug vorwärts bewegt. Wie stark dieser Effekt ist, zeigen Steffi und Burkhardt im Film mit einem überraschenden Experiment in einem Nebelkanal.

Ohne Luft kein Schub

Je weniger Luft ein Triebwerk ansaugt und wieder ausstößt, desto weniger Rückstoß entsteht und desto schwächer ist der Antrieb. Im luftleeren Weltraum würden die Rotoren der Flugzeugantriebe vollkommen ins Leere greifen. Sie fänden dort einfach keine Luftmasse mehr vor, die sie ansaugen und beschleunigt wieder ausstoßen könnten. Ein Flugzeug triebe daher genauso manövrierunfähig durch das All, wie ein Asteroid oder ein Stück Weltraumschrott. Zudem würden Flugzeugtriebwerke im luftleeren Raum gar nicht laufen, denn sie benötigen für die Verbrennung des Treibstoffs den Sauerstoff aus der Luft.

Warum Raketen im Weltall trotzdem fliegen können

Auch Raketen sind natürlich darauf angewiesen, einen Rückstoß zu erzeugen – also Masse mit möglichst hoher Geschwindigkeit auszustoßen. Sonst könnten sie im luftleeren All weder lenken noch beschleunigen. Raketen haben diese Masse daher immer bei sich: beispielsweise flüssigen Wasserstoff, der mit flüssigem Sauerstoff verbrannt wird. Bei der Verbrennung entsteht Wasser, das gasförmig mit sehr hoher Geschwindigkeit durch die Düsen ausgestoßen wird. Je mehr und je schneller diese Masse ausgestoßen wird, desto mehr Schub erzeugt der Raketenantrieb.

Film VisualBridges: Tobias Schlößer mit Steffi Terhörst und Burkhardt Weiß