- Stufenprinzip
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Eine Raketenstufe ist ein Bestandteil einer Mehrstufenrakete.
Raketen, die in eine Erdumlaufbahn eintreten sollen, müssen dazu mindestens 7,8 km/s schnell sein (siehe Kosmische Geschwindigkeiten). Jedoch kann praktisch keine (einstufige) Rakete diese hohe Geschwindigkeit allein erreichen. Grund dafür ist die Raketengrundgleichung, die aussagt, dass die Endgeschwindigkeit einer Rakete von der Ausströmgeschwindigkeit der Triebwerksgase und dem Verhältnis von Startmasse zu Endmasse (Leermasse + Nutzlast) abhängt. Da die Ausströmgeschwindigkeit der Triebwerksgase durch die verwendeten Treibstoffe begrenzt ist, bleibt nur die Möglichkeit, die Leermasse entsprechend gering zu halten. Dies führt jedoch zu strukturellen Problemen, da die Rakete auch bei verbrannten Treibstoff mechanisch stabil bleiben muss. Aus diesem Grund wurde das Stufenprinzip entwickelt, bei dem nicht mehr benötigte Teile abgetrennt werden. Meist werden dazu Raketen gestapelt, aber es sind auch andere Prinzipien möglich, wie Booster. Der abwerfbare Haupttank des Space-Shuttle gehört nicht in diese Kategorie, da er erst nach Brennschluss der Triebwerke abgeworfen wird.
Vergleich verschiedener Stufentypen
Von links nach rechts: Einstufige Rakete – gestapelte Zweitstufenrakete – einstufige Rakete mit Boostern – Rakete mit abwerfbaren Außentanks
Bei gestapelten Raketen stellt jede Stufe im Prinzip eine Rakete mit eigenem Treibstoffvorrat und eigenem Triebwerk(en) dar, die aufeinandergestellt oder seitlich aneinander montiert eine Mehrstufenrakete ergeben. Bei gestapelten Raketen werden die einzelnen Raketenstufen erst gezündet, wenn die jeweils vorhergehende Stufe ausgebrannt und abgeworfen ist. Dieses Prinzip bewirkt, dass die Rakete schrittweise Ballast in Form von ausgedienten Stufen abwerfen kann und deshalb die letzte Stufe einer Mehrstufenrakete eine höhere Geschwindigkeit als eine einstufige Rakete gleicher Größe erreicht und in die Umlaufbahn eintreten kann.Die Saturn-V des Apollo-Mondprogramms war eine dreistufige Rakete. Auch die meisten der ballistischen Raketen der Atommächte sind mehrstufig ausgelegt.
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