Wohin geht die letzte Stufe der Rakete nach einem erfolgreichen Start?

„10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, Zündung.“ Als der Countdown abgelaufen war, hob die riesige Trägerrakete mit lautem Getöse langsam in den Himmel ab und schickte den Satelliten ins All. Solch eine spektakuläre Startszene muss einen großen Schock versetzen. Wissen Sie, wohin die letzte Stufe der Rakete nach einem erfolgreichen Start geht? Wussten Sie, dass die Oberstufe einer Rakete nicht nur zu Weltraumschrott, sondern auch in ein Weltraumlabor oder ein Weltraumhotel umgewandelt oder sogar zur Rettung der Erde eingesetzt werden kann?

Heute erfahren wir etwas über den Verbleib der letzten Stufe der Rakete, eine Frage, die nur wenige Menschen interessiert.

So wie ein Zug aus verschiedenen Waggons besteht, ist auch eine Rakete in die erste Stufe, die zweite Stufe und die letzte Stufe, die sogenannte Endstufe, unterteilt. Die ersten Stufen der Rakete ähneln Knödeln mit dünner Haut und großer Füllung. Die „Füllung“ ist der Treibstoff und die „Haut“ ist die Raketenhülle. Beim Raketenstart geht es darum, Treibstoff zu verbrennen, Gase auszustoßen, eine kontinuierliche Beschleunigung zu erreichen und Satelliten in den Weltraum zu schicken. Nachdem der Raketentreibstoff der ersten Stufe aufgebraucht ist, wird die Rakete der ersten Stufe weggeworfen. Da die Raketenhülle der ersten Stufe mehr als zehn Tonnen wiegt, beeinträchtigt ein Weiterflug mit ihr die weitere Beschleunigung der Rakete. Ebenso muss die Rakete der zweiten Stufe entsorgt werden, nachdem der Treibstoff der zweiten Stufe verbraucht ist. An dieser Stelle dürfte Ihnen klar sein: Erst die Rakete der letzten Stufe bringt den Satelliten in die Zielumlaufbahn. Die vorherigen Stufen der Rakete werden nach dem Ausbrennen weggeworfen und fallen schließlich zu Boden. Deshalb müssen wir beim Start einer Rakete das Landegebiet berechnen und sogar die Bevölkerung im Voraus evakuieren. Es wäre so schlimm, wenn die Rakete die Blumen und Pflanzen treffen würde. Elon Musk vom US-amerikanischen Weltraumforschungsunternehmen ist dafür bekannt, dass er die erste Raketenstufe unbeschädigt zur Erde zurückbrachte und durch ihre Wiederverwendung die Startkosten senkte.

Nachdem die Oberstufe der Rakete den Satelliten in die Zielumlaufbahn gebracht hat, wird er zu einem riesigen Stück Weltraumschrott, das im All schwebt. Um zu verhindern, dass dieser riesige Weltraumschrott bei hoher Temperatur und hohem Druck explodiert und weiteren Weltraumschrott produziert, müssen das verbleibende Hochdruckgas, der Treibstoff und die Elektrizität „abgelassen“ werden. Dies ist der „Passivierungsvorgang“ der Rakete. Am besten wäre es, wenn die Oberstufe die Umlaufbahn verlassen und in die Atmosphäre eintreten könnte, um dort zu verglühen. Allerdings sind die meisten Oberstufen der Rakete nicht in der Lage, die Umlaufbahn zu verlassen und müssen oft viele Jahre lang in der Umlaufbahn schweben. Sollten sie während dieser Zeit unglücklicherweise von anderen Trümmern getroffen werden, könnten sie einen Lawineneffekt auslösen, der eine große Zahl kleiner Fragmente erzeugt und so den normalen Betrieb des Satelliten gefährdet.

Kann die letzte Stufe nun, da sie die Umlaufbahn erreicht hat, modifiziert und die weggeworfene letzte Stufe in einen Schatz verwandelt werden? Unsere Forscher haben einen Testplan vorgeschlagen, um die Oberstufe der Rakete im Orbit zu halten. Durch das Hinzufügen von Energie-, Kommunikations-, Mess- und Steuermodulen haben sie die Oberstufe der Rakete aufgerüstet und in ein „Weltraumlabor“ verwandelt. Dabei wird die komplette Struktur und die Verweildauer der Oberstufe in der Umlaufbahn voll ausgenutzt, eine Vielzahl wissenschaftlicher Instrumente transportiert und wissenschaftliche Experimente wie Komponentenüberprüfung, Synthese neuer Materialien, Biologie, Pharmazie und Grundlagenphysik durchgeführt, wodurch den Wissenschaftlern mehr Möglichkeiten zur Durchführung von Experimenten im Weltraum geboten werden. Diese Technologie ist nun Realität geworden.

Einige Leute im Ausland hatten eine kreative Idee und schlugen vor, die Box der letzten Raketenstufe in ein Weltraumhotel umzuwandeln, um den Weltraumtourismus zu fördern. Ein US-Startup namens NanoRacks hat vorgeschlagen, die zerbrechliche Hülle der letzten Stufe der Rakete durch den Einsatz spezieller Materialien zu verstärken und so ihre strukturelle Festigkeit zu erhöhen, sodass sie dem Aufprall winziger Weltraumtrümmer standhalten kann. Anschließend wurde der riesige Innenraum der letzten Raketenstufe renoviert und in ein Weltraumhotel umgewandelt. Wenn die Technologie funktioniert, könnte aus einer großen Zahl ausrangierter Raketenstufen eine Hotelkette im Weltraum entstehen. Es ist ein großes Vergnügen, das Leben im Weltraum zu erleben, den herrlichen Sternenhimmel zu bewundern, die Beschaffenheit der Erde zu überblicken und alle 90 Minuten im „ultimativen Hotel“ den Sonnenaufgang und Sonnenuntergang zu beobachten!

Tatsächlich kann die letzte Stufe der Rakete auch zum Schutz der Erde eingesetzt werden! Wenn ein erdnahen Asteroid die Erde trifft, ist neben dem Einsatz von Atomwaffen zur Sprengung des Asteroiden die zuverlässigste Methode, einen Impaktkörper zu starten, um die Umlaufbahn des Asteroiden abzulenken. Doch von Menschenhand geschaffene Impaktkörper sind zu leicht, um einen Asteroiden auf eine sichere Distanz abzulenken. Wenn wir zu diesem Zeitpunkt die Oberstufe der Rakete zur Kollision mit dem Asteroiden mitführen, können wir den Gewichtsvorteil der Oberstufe voll ausnutzen, um ihn in eine Umlaufbahn abzulenken, die weiter von uns entfernt ist. Beispielsweise beträgt das Trockengewicht der letzten Stufe der Rakete „Langer Marsch 5“ 6,5 Tonnen. Berechnungen haben ergeben, dass, wenn ein Raumfahrzeug verwendet wird, um die Oberstufe der Fat 5 so zu steuern, dass sie einen Asteroiden trifft, eine Fat 5-Rakete die Asteroidenabwehrwirkung von drei Fat 5-Raketen haben kann. Es stimmt, dass große Kerle über große Weisheit verfügen. In kritischen Momenten kann die letzte Stufe der Rakete zum Schutz der Erde eingesetzt werden!

Jetzt wissen Sie, dass die Oberstufe der Rakete nach einem erfolgreichen Start nicht einfach zu „Weltraumschrott“ wird! Durch die intelligente Transformation der Wissenschaftler kann die letzte Stufe der Rakete in einen Schatz verwandelt und in ein Weltraumlabor oder ein Weltraumhotel umgewandelt werden und in Krisenzeiten sogar die Erde retten! Welche weiteren Ideen haben Sie im Hinblick auf die Oberstufe einer Rakete, um aus Abfall Schätze zu machen? !

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Autor: Li Mingtao

Gutachter: Zhou Binghong (Forscher am National Space Science Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.