Warum fühlen sich Astronauten auf der ISS schwerelos?

Der freie Fall im Orbit: Warum Astronauten auf der ISS schwerelos sind

Die Vorstellung von Astronauten, die schwerelos durch die Raumstation schweben, fasziniert die Menschheit. Doch hinter diesem scheinbar magischen Phänomen steckt ein physikalisches Prinzip: der freie Fall. Es ist nicht so, dass die Erdanziehungskraft auf der Internationalen Raumstation (ISS) aussetzt – im Gegenteil! Die ISS und alles in ihr, einschließlich der Astronauten, unterliegen der permanenten Anziehungskraft der Erde. Der Eindruck der Schwerelosigkeit resultiert jedoch aus einer cleveren Kombination aus Geschwindigkeit und Gravitation.

Stell dir einen Ball vor, den du von einem hohen Gebäude wirfst. Er fällt zunächst beschleunigt zu Boden, aufgrund der Erdanziehung. Auf der ISS ist die Situation analog, nur im großen Maßstab. Die Raumstation bewegt sich mit einer enorm hohen Geschwindigkeit – etwa 28.000 Kilometer pro Stunde – um die Erde. Diese Geschwindigkeit ist entscheidend.

Würde die ISS langsamer sein, würde sie auf die Erde stürzen. Ist sie jedoch genau richtig schnell, befindet sie sich in einem permanenten freien Fall um die Erde. Die Erdanziehung zieht die ISS unablässig an, versucht sie gewissermaßen “nach unten” zu ziehen. Gleichzeitig “versucht” die Trägheit der ISS, aufgrund ihrer enormen Geschwindigkeit, sie in einer geraden Linie weiterzufliegen. Das Ergebnis ist eine perfekte Balance: Die ISS fällt ständig um die Erde, anstatt auf die Erde zu fallen.

Die Zentrifugalkraft, die oft als Erklärung herangezogen wird, ist in diesem Zusammenhang etwas irreführend. Zentrifugalkraft ist eine Scheinkraft, die aus der Betrachtung eines rotierenden Bezugssystems resultiert. Es ist richtiger zu sagen, dass die ständig wirkende Erdanziehungskraft durch die Tangentialgeschwindigkeit der ISS kompensiert wird, was zu dem Eindruck eines fehlenden Gewichts führt.

Astronauten und alle Objekte innerhalb der ISS erfahren diesen permanenten freien Fall gleichzeitig. Sie fallen mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Station selbst, und relativ zueinander gibt es keine Beschleunigung. Daher schweben sie scheinbar schwerelos, obwohl die Erdanziehungskraft weiterhin auf sie wirkt. Es ist weniger eine “Abwesenheit” der Schwerkraft als vielmehr eine “Abwesenheit” des Auftreffens auf einen Boden, der diesen Fall aufhalten könnte. Es ist der permanente Fall ohne Ende, der das Gefühl der Schwerelosigkeit erzeugt. Dieser Zustand wird auch als Mikrogravitation bezeichnet, da die Gravitation zwar nicht verschwindet, aber durch den freien Fall kompensiert wird.