“Waarom heeft een ruimtevaartuig zo veel snelheid nodig om de ruimte te bereiken?” vraag Bart Wilmink zich af. “Vliegtuigen komen immers ook los van de aarde, en overwinnen dus de zwaartekracht? Die kunnen hoger in de atmosfeer niet vliegen, maar je kunt met een raket die veel langzamer gaat toch ook in de ruimte komen? Of denk ik dan te simpel?”
Om aan te geven welke snelheid een vaartuig moet hebben om zich aan de zwaartekracht van de aarde te onttrekken, wordt vaak ten onrechte de term ontsnappingssnelheid gebruikt. Een vaartuig zou 11 kilometer per seconde (39.600 km/u) moeten gaan om de zwaartekracht te overwinnen.
Maar de ontsnappingssnelheid is bedoeld voor niet-aangedreven objecten zonder invloed van de luchtweerstand (zoals in de ruimte). Die moeten een snelheid van 11 km/s bereiken om vanaf de aarde zover de ruimte in geschoten te worden dat ze niet meer door de zwaartekracht terugvallen. Dus als je een kanonskogel met 39.600 km/u wegschiet (en er zou geen luchtweerstand zijn), zie je hem nooit meer terug.
Stel dat je een raket zou kunnen bouwen die bijvoorbeeld met 5 km/u omhooggaat, dan zal die uiteindelijk net zo goed de ruimte bereiken. Probleem is alleen dat zo’n raket veel langer aan de zwaartekracht wordt blootgesteld en dus veel meer brandstof verbruikt. Bovendien moet een raket zijn eigen zuurstofvoorraad meenemen en is het dus veel efficiënter om de eerste zware kilometers met zo weinig mogelijk energie af te leggen.
Als het ruimteschip in de buurt van de aarde blijft, moet het trouwens wél veel voorwaartse snelheid ontwikkelen. Een ander misverstand is namelijk dat de aantrekkingskracht van de aarde buiten de atmosfeer (op ongeveer 100 kilometer hoogte) plotseling geen rol meer speelt. Leo Timmermans van het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium zegt daarover: “Het International Space Station, op 415 kilometer boven ons, ondervindt nog steeds 90 procent van de zwaartekracht die wij op het aardoppervlak ondervinden.”
Om te voorkomen dat hij uit zijn baan raakt, moet het ISS een bepaalde voorwaartse snelheid hebben. Dat vereist een gangetje van ongeveer 8 kilometer per seconde. Timmermans: “Daarentegen hebben de geostationaire satellieten op 36.000 km hoogte maar een horizontale snelheid van 3 kilometer per seconde nodig om rond de aarde te cirkelen. Ze worden dan nog steeds door de planeet aangetrokken, maar door de enorme snelheid vallen ze er als het ware steeds voorbij.”
Ook een vraag voor de rubriek ‘KIJK antwoordt’? Mail hem naar [email protected]!
Beeld: JAXA