Eine gute Frage, denn viele orientieren sich an dem, was die Politik gerne \u201edie normative Kraft des Faktischen\u201c nennt. Fangen wir aber mal viel einfacher an: Wofür braucht man den spezifischen Impuls und was sagt er aus?<\/p>\n
Wenn wir es mal ganz einfach sehen, dann ist der spezifische Impuls eine Kenngröße für einen Raketenantrieb. Er hängt im wesentlichen von dem verwendeten Treibstoff ab, aber auch der genauen Auslegung des Triebwerks und nicht zuletzt den Umgebungsbedingungen (Betrieb am Boden oder im Vakuum) ab.<\/p>\n
Es gäbe nun viele Dinge, die man für eine solche Kenngröße nehmen könnte \u2013 den Energiegehalt des Treibstoffs in KJ\/kg oder die Leistung des Antriebs in MW. Alle diese Größen haben aber Nachteile. Der wohl entscheidendste: Es ist bei den meisten Größen nicht möglich, ohne weitere Parameter, direkt die Endgeschwindigkeit oder die beförderte Nutzlast für eine bestimmte Wunschgeschwindigkeit zu berechnen.<\/span><\/p>\n Die Raketengrundgleichung lautet:<\/p>\n v = vGase<\/sub>\u00a0* ln (<\/span>Mvoll<\/sub>\u00a0\/\u00a0<\/span>Mleer<\/sub>)<\/span><\/p>\n vGase<\/sub> : Die Geschwindigkeit des Gasstrahls beim verlassen der Düse. (Ausströmgeschwindigkeit)<\/span><\/p>\n Mvoll<\/sub>\u00a0: Die Rakete voll betankt<\/span><\/p>\n Mleer<\/sub>: Die Rakete ohne Treibstoff<\/span><\/p>\n Während die letzten beiden Werte sehr einfach mit einer Waage ermitteln kann, wäre es doch ideal, wenn man die Geschwindigkeit der Gase ermitteln könnte. Doch wie geht das?<\/p>\n Nun es gibt einen Zusammenhang mit dem Schub. Der Schub ist definiert als:<\/p>\n F = vGase<\/sub>*MVerbrauch<\/sub><\/span><\/p>\n Wenn man den Verbrauch an Treibstoff pro Zeiteinheit und den Schub kennt, dann kann man die Ausströmgeschwindigkeit berechnen.<\/p>\n Das geht recht einfach: Wir zünden eine Rakete und messen den erzeugten Schub mit einem Kraftmessgerät, stoppen die Zeit und teilen dann das Gewicht des verbrannten Treibstoffs durch die Brennzeit \u2013 schon haben wir den Massenstrom MVerbrauch<\/sub>\u00a0(in kg\/s). Dann kann man einfach die Ausströmgeschwindigkeit der Gase berechnen indem man den Schub durch den Massenstrom teilt.<\/p>\n Und nicht anders ist der spezifische Impuls bei uns definiert: Es ist die Ausströmgeschwindigkeit der Gase aus der Düse und er hat die Einheit [m\/s].<\/p>\n In den USA ist das wie immer anders. Diesmal hängt es aber nicht mit ihrem komischen Einheitensystem zusammen (das außer den USA nur noch in Liberia und Myanmar eingesetzt wird). Aus irgend einem Grund (fragen sie mich nicht warum, denn ich weiß es auch nicht), haben die Amis beschlossen, die metrische Angabe des spezifischen Impulses durch die Konstante g (Erdbeschleunigung 9,80665 m\/s) zu teilen. Sie haben also nicht die metrische Einheit in ihr System umgesetzt und z.B. von yard\/s gesprochen, sondern diese komische Operation gemacht. Was rauskommt ist eine sehr merkwürdige Größe, sie sagt aus, wie lange ein Kilogramm Treibstoff einen Schub entwickelt, der genau 1 kg gegen die Erdbeschleunigung in der Schwebe hält. Die Einheit ist also eine Zeiteinheit [s]. Praktischer Nutzen? Keiner, denn natürlich muss der Schub größer als die Startmasse sein um abheben zu können und danach wird die Rakete leichter, so dass die Beschleunigung größer wird, für eine konstante Beschleunigung um 1 g müsste also der Schub verringert werden. Also wenig sinnvoll.<\/p>\n Vor allem nützt sie in der Berechnung nichts.<\/p>\n Ich habe mal bei einer Gelegenheit einen Professor der in der Lehre Raumfahrttechnik unterrichtet gefragt, warum auch bei uns die US-Einheiten so gebräuchlich sind. Wer sich mal ESA oder DLR Dokumente ansieht findet einen Mix, manche verwenden die SI Angabe, andere die US-Angabe. Bei den USA ist es so, dass die Industrie nur die US-Einheit verwendet. Die NASA ist bestrebt, auf ihren Webseiten nur SI Einheiten zu nehmen (oft mit US-Einheiten in Klammern), greift aber bei eingefügtem Infomaterial aus der Industrie auch auf dessen Einheiten zurück und es gibt nicht \u201edie\u201c NASA Webseiten sondern zig Institute machen ihre Webseiten, die dann von der NASA in ihr CMS übernommen werden und dort findet man auch viele US-Angaben (das ist deswegen blamabel, weil die USA zwar in der Allgemeinheit ihr imperiales System haben, aber für Forschung und Kehre ab College Niveau eigentlich auch das SI System einsetzen sollten).<\/p>\n Die Antwort war, dass es nur eine Kenngröße sei und wenn man wisse wovon man rede sei es egal welche Einheit man nehme.<\/p>\n Nein, ich sehe das anders. Hier meine Argumente dagegen:<\/p>\n Am vernünftigsten wäre es bei den SI Einheiten gar nicht vom spezifischen Impuls zu reden sondern gleich von der Ausströmgeschwindigkeit, also dem physikalischen Phänomen, für das er steht. Doch das ist leichter gesagt als getan. Der Begriff ist fest im Wortschatz verankert und ich benutze ihn viel häufiger als \u201eAusströmgeschwindigkeit\u201c. Eine Alternativlösung wäre wenn ein Autor schon gerne die US-Einheiten nimmt, dann wenigstens auch in der US-Bennungen also als \u201especific Impulse\u201c. Das Argument, dass es in den meisten Dokumenten in US-Einheiten steht kann ja nicht ernst gemeint sein. Natürlich gibt es von den USA viel mehr über Raketen und natürlich nehmen die ihre eigenen Einheiten. Bei allen anderen Einheiten wie lbf, gal, yd, inch ft etc. rechnet man aber dann doch auch um, warum nicht beim spezifischen Impuls. Mit der Benutzung von \u201especific Impulse\u201c würde zumindest in deutschsprachigen Dokumenten die fehlende fachliche Bildung des Autors recht deutlich auffallen.<\/p>\n Meine schon recht geringe Wertschätzung der Wikipedia zeigt sich dass der früher korrekte Eintrag inzwischen so abgeändert ist das er falsch ist. Mit Verweis auf Datenblätter (von US Triebwerksherstellern) oder die englische Wikipedia (die natürlich die US Einheit als korrekt einstuft).<\/p>\n\n