Raketenstufen

Raketenstufen sind eigenständige Abschnitte einer Rakete, die jeweils Triebwerk(e), Propellantanks, Elektronik und oft Nutzlasten oder Steuerungssysteme enthalten. Jede Stufe führt einen Brennvorgang durch; nach dem Brennen wird die Stufe abgetrennt, damit der verbleibende Teil der Rakete leichter weiterbeschleunigen kann. Durch das Abwerfen des leeren Stufengewichts steigt die effektive Beschleunigung, wodurch höhere Geschwindigkeiten und Orbitale erreichen lassen.

Mehrstufigkeit ermöglicht es, die Masse während des Fluges schrittweise zu reduzieren. Der anfänglich hohe Massenanteil wird nach jeder Stufe geringer, während der verbleibende Schub oft ausreicht, um weitere Beschleunigung zu ermöglichen. Übliche Staging-Varianten sind serielle Stufenabtrennung, bei der nacheinander Stufen zünden, sowie Anordnungen mit Booster-Stufen, die den Start unterstützen und später abgetrennt werden. Die Abtrennung erfolgt über Trennmechanismen im Interstage-Bereich, oft mit pyrotechnischen oder pneumatischen Aktuatoren.

Vor dem Zünden der nächsten Stufe werden häufig Ullage-Triebwerke eingesetzt, um Propellant zu den Triebwerken zu bewegen bzw. Luftblasen zu eliminieren, damit die Zündung zuverlässig erfolgt. Es kommen verschiedene Treibstoffe zum Einsatz, etwa flüssige Sauerstoff-/Kerosin- oder flüssige Wasserstoff-/Sauerstoff-Systeme; Feststoffmotoren können ebenfalls als eigenständige Stufen auftreten.

Beispiele aus der Raumfahrt zeigen unterschiedliche Designs: Großprojekte wie Saturn V arbeiteten mit drei Hauptstufen, während moderne, kommerzielle Trägerraketen wie der Falcon 9 eine wiederverwendbare Erststufe nutzen und zwei Stufen insgesamt einsetzen. Raketenstufen bleiben ein zentrales Architekturprinzip, um Orbitziele effizient zu erreichen.

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