Das Phänomen des Überschallknalls: Warum der Shuttle-Rückkehr mehrere Geräusche erzeugt

Wenn ein Spaceshuttle die Rückkehr zur Erde antritt, stellt sich die Frage nach den Geräuschen die während dieses Vorgangs entstehen. Der erste Knall der oft zu hören ist—der Überschallknall, entsteht durch die Durchbrechung der Schallmauer. Das Shuttle reist schneller als der Schall selbst—eine Tatsache, die welche Grundlage für das resultierende Geräusch bildet. Doch was ist mit dem zweiten Knall? Aus mechanischen und physikalischen Gründen hören wir mehrere Geräusche, besonders bei größeren Flugobjekten—wie dem Shuttle.

Schall ist letztlich nichts anderes als eine 🌊 von Druckunterschieden in der Luft. Diese Druckunterschiede breiten sich wellenförmig aus—vom Ort ihrer Entstehung. Wenn ein Raumfahrzeug die Geschwindigkeit des Schalls übersteigt, staut sich die Druckwelle vor ihm und formt eine Schockwelle. Diese Schockwelle wird als Schallmauer bezeichnet. Während das Shuttle fliegt und schneller als der Schall ist wird diese Mauer durchbrochen. Der Resultierende Knall ist laut und berauschend.

Ein zweiter Knall tritt auf, wenn das Shuttle, während des Fluges, mit seiner Heckwelle in den Bereich zurückkehrt, aus dem es stammt—in den Unterschallbereich. Oft sind die Schallwellen bei größeren Objekten weiter voneinander entfernt—so ergibt sich die Möglichkeit, mehrere Explosionen separat wahrzunehmen. Jedes große Flugzeug hat sowie eine Bug- als ebenfalls eine Heckwelle. Auch wenn die Heckwelle nicht hörbar ist sorgt die Reflexion an Wolken oder in der Umgebung dafür: Dass wir den zweiten Knall akustisch wahrnehmen.

Wichtigen Einfluss hat hier auch das Terrain. In bergigen Regionen können Echos von den Bergwänden zurückgeworfen werden—diese Schallwellen verstärken die akustische Wahrnehmung. Ein weiteres faszinierendes Merkmal ist, dass beim Steigen in den Überschallbereich Druckunterschiede entstehen. Diese drücken sich am Bug nach außen und durchbrechen die Schallmauer. Bei kleineren Geräten bleibt das Gefühl meist auf einen Knall beschränkt. Aber größere Flugobjekte ebenso wie ein Shuttle verursachen zusätzlich einen wahrnehmbaren zweiten Knall.

Ein entscheidender Punkt ist die Rückkehr aus dem Orbit. Shuttles stallern mit enormer Geschwindigkeit in die Atmosphäre ein—dabei könnte man die kinetische Energie kaum besser abgeben. Durch starkes Drehen und einen optimalen Hitzeschild der der Flugrichtung zugewendet ist, wird die Luft um das Shuttle auf Temperaturen über 1․000°C erhitzt. Dies geschieht durch eine erhebliche Reibung die eine sehr heiße Luftröhre hinter dem Shuttle erzeugt. Diese Luft wird auseinandergetrieben—der Rückschlag der Luft erzeugt ein Dröhnen, das wir als Donner erkennen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Überschallknall—zusammen mit den verschiedenen Echos und den akustischen Reflexionen—Einblick in die physikalischen Prozesse bietet die hinter den Rückkehrvorgängen eines Space Shuttles stehen. Schall wird produziert durch Druckunterschiede in der Luft. Das durchbrochene Geräusch manövriert durch den Himmel und wird auf vielfältige Weise wahrgenommen. Die im Raumfahrzeug aktivierten Kräfte und Stoßwellen sind ein beeindruckendes Beispiel für die physikalischen Phänomene die sich in der Luftfahrt und Raumfahrt bemerkbar machen.