Warum ist man im Raumschiff schwerelos?

Warum ist man im raumschiff schwerelos? Die wahre Ursache

Die Schwerelosigkeit im Weltall fasziniert viele Menschen. Die Frage, warum ist man im raumschiff schwerelos, betrifft die Grundlagen der Physik. Das Verständnis dieser orbitalen Mechanismen schützt vor Fehlvorstellungen über die Schwerkraft. Lernen Sie die physikalischen Hintergründe kennen, um die Bewegung von Raumfahrzeugen im Orbit fehlerfrei nachzuvollziehen.

Warum ist man im Raumschiff schwerelos?

Im Raumschiff ist man schwerelos, weil sich das Raumfahrzeug und alle Objekte darin in einem permanenten, ungebremsten freien Fall um die Erde herum befinden. Entgegen einem weit verbreiteten Mythos verschwindet die Schwerkraft im Orbit keineswegs, sondern bleibt fast vollständig aktiv. Da sich das Raumschiff jedoch mit einer extrem hohen Seitwärtsgeschwindigkeit bewegt, fällt es praktisch stetig um die Erdkrümmung herum, anstatt abzustürzen.

Der Raumschiffmotor spielt dabei eine andere Rolle, als viele Menschen vermuten. Er erzeugt vor allem die enorme Vorwärtsbewegung beim Start, um die nötige Umlaufgeschwindigkeit zu erreichen. Im eigentlichen Orbit angekommen, ist der Motor meistens ausgeschaltet, und das Schiff gleitet antriebslos durch das Vakuum. Die schwerkraft im raumschiff wirkt weiterhin als unsichtbares Seil, das die Flugbahn in eine kreisende Bewegung zwingt. Der Körper spürt diese Anziehungskraft nur deshalb nicht mehr, weil keine feste Oberfläche – wie der Erdboden – dem Druck entgegenwirkt.

Der Mythos der fehlenden Schwerkraft im Weltall

Viele Menschen glauben, dass warum schweben astronauten weil im Weltraum die Schwerkraft schlicht null ist. Das ist falsch. In der typischen Flughöhe der Internationalen Raumstation, die sich rund 400 Kilometer über der Erdoberfläche befindet, beträgt die Schwerkraft noch immer etwa 90 Prozent des Wertes auf dem Erdboden. Ein Mensch, der auf der Erde 100 Kilogramm wiegt, würde auf einer hypothetischen, 400 Kilometer hohen Aussichtsplattform immer noch rund 90 Kilogramm auf die Waage bringen. Die Reichweite der Gravitation ist theoretisch unendlich, weshalb die Erde das Raumschiff permanent mit gewaltiger Kraft zu sich heranzieht.

Als ich mich im Physikunterricht das erste Mal mit orbitaler Mechanik beschäftigte, war ich völlig verwirrt. Ich sah die Videos von schwebenden Astronauten und dachte instinktiv, dass dort oben die Erdanziehung einfach aufhören muss. Es hat Wochen gedauert, bis mir die Realität ein Licht aufgesteckt hat: Die Schwerkraft hält die Raumstation überhaupt erst auf ihrer Bahn. Ohne sie würde das Raumschiff einfach geradeaus in die Tiefen des Alls fliegen. Das Schweben ist also kein Zeichen für die Abwesenheit von Schwerkraft, sondern das direkte Resultat einer extrem schnellen, ungehinderten Fallbewegung.

Das Prinzip des ewigen Fallens

Wie kann etwas ununterbrochen fallen, ohne jemals auf dem Boden aufzuschlagen? Das Geheimnis liegt in der horizontalen Geschwindigkeit. Um stabil im Erdorbit zu bleiben, fliegt ein Raumschiff mit einer Geschwindigkeit von rund 27.600 Kilometern pro Stunde. Das ist unglaublich schnell – fast acht Kilometer pro Sekunde. Bei diesem Tempo zieht die Schwerkraft das Raumschiff zwar jede Sekunde ein Stück nach unten, aber das Fahrzeug bewegt sich gleichzeitig so weit nach vorne, dass sich die Erdoberfläche unter ihm aufgrund ihrer runden Form im exakt gleichen Maße wegkrümmt.

Das Raumschiff fällt sozusagen ständig am Horizont vorbei. Da das Raumfahrzeug, die Astronauten und alle losen Gegenstände im Inneren genau gleich schnell fallen, gibt es im Bezugssystem des Schiffes keine relative Beschleunigung zueinander. Es ist physikalisch exakt das gleiche Phänomen und die ursache schwerelosigkeit orbit lässt sich so erklären. Es ist derselbe Zustand wie in einem Fahrstuhl, dessen Seil gerissen ist. Während des Sturzes würden Sie im Fahrstuhl ebenfalls relativ zu den Wänden schweben. Im All dauert dieser Zustand dank der kosmischen Geschwindigkeit nur eben nicht wenige Sekunden, sondern Monate oder Jahre.

Nichts drückt mehr gegen Ihre Füße. Kein Boden, keine Waage. Das ist das ganze Geheimnis der schwerelosigkeit im weltall.

Schwerelosigkeit im Vergleich: Orbit vs. Erdoberfläche

Auf der Erdoberfläche

Vorhanden – Der Boden drückt mit exakt derselben Kraft nach oben, was als Gewicht spürbar ist

Statisch – Der Körper ist im permanenten Zustand der Ruhe, blockiert durch eine feste Oberfläche

Null – Relativ zur Erdoberfläche findet keine extreme orbitale Vorwärtsbewegung statt

100 Prozent – Die maximale Anziehungskraft zieht die Masse direkt zum Erdmittelpunkt

Im Raumschiff (Niedriger Erdorbit)

Fehlt – Da der Boden des Schiffes genauso schnell fällt wie der Mensch, gibt es keinen Widerstand

Dauerhafter freier Fall – Mensch und Raumschiff stürzen gemeinsam ununterbrochen um die Erde herum

Sehr hoch – Mit ca. 27.600 km/h bewegt sich das Schiff parallel zur Erdkrümmung

Etwa 90 Prozent – Die Anziehungskraft ist in rund 400 Kilometern Höhe nur minimal schwächer

Der Schock im Parabelflug: Michaels erste Konfrontation mit der Physik

Michael, ein Physikstudent aus München, wollte die Schwerelosigkeit nicht nur theoretisch berechnen, sondern am eigenen Leib erfahren. Er buchte einen Forschungs-Parabelflug, um die Phase des freien Falls real zu testen.

Beim ersten Sturzflug der Maschine setzten seine Instinkte völlig aus. Als der Boden unter seinen Füßen wegsackte, geriet er in Panik und versuchte krampfhaft, sich an den Haltegurten der Flugzeugwand festzuklammern.

Sein Magen rebellierte heftig gegen den plötzlichen Verlust des Orientierungssinns. Erst nach der dritten Parabel verstand er, dass das Flugzeug ihn nicht trug, sondern ihn beim kollektiven Fallen einfach nur umschloss.

Nachdem er die Angst vor dem Fallen abgelegt hatte, schwebte Michael völlig entspannt für jeweils 22 Sekunden durch den Raum und begriff die orbitale Mechanik besser als durch jedes Lehrbuch.