Wie viele Schritte sind nötig, um zwischen „Luftfahrt“ und „Luft- und Raumfahrt“ zu unterscheiden?

Rezensionsexperte: Qian Hang, Experte für Luft- und Raumfahrtwissenschaften der First Academy of China Aerospace Science and Technology Corporation

Lassen Sie uns mit einem weit verbreiteten Missverständnis aufräumen: Die Luft- und Raumfahrt ist nicht unbedingt „eine Sache“. Obwohl die Begriffe „Luftfahrt“ und „Raumfahrt“ häufig synonym verwendet werden, sind sie hinsichtlich ihrer technischen Felder und Anwendungsbereiche klar abgegrenzt. Lassen Sie uns heute einen genaueren Blick auf die Unterschiede zwischen den beiden werfen.

Die Grenze zwischen Weltraum und Erde – die Karman-Linie

Es gibt auf internationaler Ebene keine einheitliche Auffassung über die genaue Grenze zwischen Luftfahrt und Raumfahrt, aber um einen relativ universellen Standard zu etablieren, hat die Internationale Luftfahrtföderation das Konzept der „ Kármán-Linie “ eingeführt.

Bevor wir die Karman-Linien verstehen, müssen wir zunächst die Atmosphäre verstehen. Wissenschaftler unterteilen die Atmosphäre in fünf Schichten, darunter:

Troposphäre (ca. 0-10km)

Stratosphäre (ca. 10-50km)

Mittlere Schicht (ca. 50-85km)

Thermosphäre (ca. 80-800 km)

Exosphäre ( 800–2000 oder etwa 3000 km )

Die Passagierflugzeuge, mit denen wir üblicherweise fliegen, befinden sich in einer Höhe zwischen 6.800 und 8.000 Metern, nahe der Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre. Sie können in der Luft bleiben, ohne abzustürzen, und verlassen sich dabei hauptsächlich auf den Auftrieb der Luft. Die Form des Flügels wurde sorgfältig entworfen und kann, sofern er eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, einen ausreichenden Luftdruckunterschied zwischen dem oberen und unteren Teil des Flügels erzeugen, wodurch ein Auftrieb erzeugt und das Flugzeug in der Luft gehalten wird. An der „Kármán-Linie“, 100 km über dem Boden, können Flugzeuge nicht normal fliegen, da die Atmosphäre zu dünn ist. Daher kann die Karman-Linie als Trennlinie zwischen Atmosphäre und Weltraum betrachtet werden.

Kármán-Linien | National Geographic China

Qian Xuesen definierte den Umfang der drei Fachbegriffe „Luftfahrt, Luft- und Raumfahrt und Astronautik“ wie folgt: Flugaktivitäten innerhalb der Atmosphäre werden als „Luftfahrt“ bezeichnet; Flugaktivitäten außerhalb der Atmosphäre und innerhalb des Sonnensystems werden als „Luft- und Raumfahrt“ bezeichnet; und Aktivitäten, die aus dem Sonnensystem in das weite Universum fliegen, werden als „Astronautik“ bezeichnet.

Kurz gesagt bezieht sich Luftfahrt speziell auf die Reise von Flugzeugen in der Erdatmosphäre, ob bemannt oder nicht. Unter Raumfahrt versteht man die Reise eines Raumfahrzeugs, das die Atmosphäre verlässt und in den Weltraum eintritt. Diese Reise wird auch als Weltraumflug oder Weltraumnavigation bezeichnet. Da die Menschheit sich nach immer größeren Räumen sehnt und diese auch erforscht, haben sich unsere Aktivitäten vom Land auf die Meere und von den Meeren in die Atmosphäre ausgeweitet, bis wir schließlich die Atmosphäre durchbrochen und tief ins Universum vorgedrungen sind. Dieser Prozess ist ein anschauliches Bild davon, wie der Mensch die Grenzen seiner Aktivitäten ständig erweitert.

Flugumgebung und Flughöhe

Die Luftfahrttechnik konzentriert sich hauptsächlich auf die Forschung und Entwicklung militärischer und ziviler Flugzeuge sowie die Herstellung luftatmender Triebwerke. Im Gegensatz dazu konzentriert sich die Luft- und Raumfahrttechnik auf die Entwicklung unbemannter und bemannter Raumfahrzeuge, Trägerraketen und Raketenwaffen. Flugzeuge und Raumfahrzeuge sind typische Vertreter dieser beiden Technologien und die Hauptunterschiede zwischen ihnen spiegeln sich in der Flugumgebung und der Flughöhe wider.

C919 | Volkszeitung

Flugzeuge fliegen immer in der dichten Atmosphäre und ihre Betriebsflughöhe ist begrenzt. Derzeit liegt die maximale Flughöhe moderner Flugzeuge bei etwa 30 Kilometern über dem Boden. Auch wenn die Flughöhe der Flugzeuge künftig zunimmt, können sie der dichten Atmosphäre nicht entkommen.

Im Gegensatz dazu müssen Raumfahrzeuge die dichte Atmosphäre durchqueren, in das nahezu reine Vakuum des Weltraums eintreten und nach Bewegungsgesetzen fliegen, die denen natürlicher Himmelskörper ähneln. Die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs liegt in einer Höhe von mindestens 100 Kilometern.

Trägerrakete Langer Marsch 2D | Volkszeitung

Für den Betrieb von Raumfahrzeugen ist es außerdem von entscheidender Bedeutung, die Weltraumflugumgebung zu untersuchen, die eng mit der Flughöhe von der Erde zusammenhängt.

Sowohl Flugtriebwerke als auch Flugzeuge mit begrenzter Einsatzfähigkeit verwenden luftatmende Triebwerke zur Erzeugung von Schub, absorbieren Sauerstoff aus der Luft als Oxidationsmittel und transportieren selbst nur Treibstoff . Raumfahrzeuge werden mit Raketentriebwerken gestartet und betrieben, die für den Schub sorgen und sowohl Treibstoff als auch Oxidationsmittel transportieren. Ein luftatmender Motor kann ohne Luft nicht funktionieren, aber wenn ein Raketentriebwerk die Luft verlässt, verringert sich der Widerstand und der effektive Schub ist größer.

Flammen schlugen aus dem Motor | Volkszeitung

Luftatmende Triebwerke können inklusive ihrer Treibstofftanks mehrfach in einem Flugzeug verwendet werden, während Trägerraketen, mit denen Raumfahrzeuge gestartet werden, derzeit meist nur einmal verwendet werden. Obwohl die Feststoffbooster des Space Shuttles nach der Bergung 20-mal und das Flüssigkeitsraketentriebwerk im Orbiter 50-mal wiederverwendet werden können, ist die Zahl der Verwendungen im Vergleich zu den luftatmenden Triebwerken in Flugzeugen immer noch sehr gering.

Als Treibstoff für luftatmende Motoren kommen ausschließlich Flugbenzin und Flugkerosin zum Einsatz , während die in Raketentriebwerken verwendeten Treibmittel vielfältig sind und flüssige, feste und fest-flüssige Typen umfassen.

Flugzeugmotor | Baidu-Bild

Egal ob Militär- oder Zivilflugzeug, die maximale Reichweite beträgt etwa 20.000 Kilometer und die längste Flugdauer überschreitet nicht einen Tag und eine Nacht. Sein Tätigkeitsbereich und seine Arbeitszeiten sind sehr begrenzt und er wird hauptsächlich im Militär- und Transportbereich eingesetzt. Obwohl Leichtflugzeuge allgemein weit verbreitet sind, ist der Umfang der einzelnen Aktivitäten relativ kleiner. Und Raumfahrzeuge können sehr lange im Orbit weiterarbeiten.

Wenn man auf die Entwicklungsgeschichte der chinesischen Raumfahrtindustrie zurückblickt, von der Raketenforschung und -entwicklung bis hin zu Satellitenstarts, vom Bau des Beidou-Navigationssystems bis hin zur Umsetzung des Monderkundungsprojekts, hat jede Generation von Luft- und Raumfahrtarbeitern mit ihrer Beharrlichkeit und unabhängigen Innovationsklugheit eine Reihe bemerkenswerter und brillanter Errungenschaften geschaffen. Heute spielen Weltraumaktivitäten eine entscheidende Rolle beim wirtschaftlichen Aufbau und der gesellschaftlichen Entwicklung Chinas und geben dem wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt sowie der industriellen Modernisierung des Landes starke Impulse.