Miért nem lehet egyfokozatu rakétával Föld körüli pályára álitani egy tárgyat?

Lehet - csak az már nagyon-nagyon-nagyon nagy rakéta lesz.

Ügyebár a Föld körüli pályához két dolog kell: magasság, és kellő oldalirányú sebesség.

A magasság elérése nem gond - a 100km-es "űrugrást" rengeteg civil rakéta is megcsinálta már egy fokozatból is. (Vagyis fellövik, éppen átlépi a 100km-es "űrhatárt" majd vissza is esik a földre.)

A probléma az oldalirányú sebesség. Fölfelé haladva ugyan ritkul a légkör, de minél gyorsabban mész, annál nehezebb haladni a levegőben. A legtöbb üzemanyag az alsó, legsűrűbb levegőrétegben használódik el. Aztán egy ideig a fogyasztás visszaesik, amíg a rakéta emelkedik, és kezd ritkulni a levegő. Majd, ahogy felér magasbbra (10-15km magasságban) meg kell kezdenie az oldalirányú gyorsítást, ami ismételten brutális üzemanyag mennyiséget igényel.

És itt jön be a probléma: sok üzemanyagnak súlya van. Ahhoz, hogy a sok és nehéz üzemanyagot felemeled, ahhoz még több üzemanyag kell, ami ismételten nehezebb - ebből pedig kialakul egy ördögi kör, ahol hiába adsz egyre több és több üzemanyagot a rakétádhoz, az elérhető maximális magasság és sebesség alig nő (vagy, éppenséggel csökken!).

Hiszen az üzemanyag tartály nem elég, hogy nehéz, hanem extra felület is, ami ütközik a levegővel, és lassítja a hajót. És amennyiben nem dobálod le a kiürült tartályokat, akkor azokat is cipelned kell magaddal, ami megint csak súly, amit gyorsítani kell, ami extra üzemanyagot igényel...

Amúgy, ha érdekel a téma, próbáld ki a Kerbal Space Program nevű játékot - ott kipróbálhatod ezeknek a működését :)

hibrid meghajtású rakétával kicsit könnyebb lesz a helyzet: az atmoszférában repülőként működik, tehát az oxigént az égéshez a levegőből szedi, és kihazsnálja a felhajtóerőt. Aztán ha elég magasan van a gép, átvált rakéta-módra, azaz a levegő beömlőnyílása bezáródik, és aerodinamikussá válik, és az oxigént az oxigéntartályból szedi ki (mert a levegő már túl ritka). Így jóval kevesebb oxigént kell vinni (ami üzemanyag formájában nehéz), ahogy butcher írta, nagyon sok üzemanyag arra megy el a normál rakétáknál, hogy átvágja magát a rakéta a sűrű atmoszférán.

[link]

konkrétan a hajtómű:

[link]

https://www.youtube.com/watch?v=GYKlLEzDHIk

Érdekes, hogy lekonyul egy kicsit a levegőbeömlő, tehát görbe a hajtómű. Ez azért van, mert az egész űrhajó emelkedésre van tervezve, és ilyen lekonyult beömlővel jobban tud lélegezni.

Ilyen szintén van a kerbalban :)

Atom- vagy antianyag meghajtással megoldható.

Csak egyelőre nekünk még ilyen nincs.

A kulcsszó az energia-sűrűség.

A hajtóanyag 1 kg-jából felszabadítható energia mennyisége. Ez kémiai üzemanyagnál egyszerűen Q kevés.