Physik
Warum ist man im Weltall schwerelos?
Weil Astronauten in der ISS zusammen mit der Raumstation staendig im freien Fall auf die Erde zu sind, aber so schnell seitwaerts fliegen, dass sie die Erde immer wieder verfehlen. Weder Astronaut noch Station werden dabei abgebremst, deshalb gibt es zwischen beiden keine Kraft mehr, die druecken oder ziehen wuerde.
Schwerelos heisst nicht: keine Schwerkraft
Der Name ist irrefuehrend. In der Hoehe der ISS, rund 400 Kilometer ueber der Erde, ist die Erdanziehung kaum schwaecher als am Boden - ein Astronaut waere dort mit fast 90 Prozent seines normalen Gewichts belastet, stuende er still. Das Gefuehl der Schwerelosigkeit entsteht nicht, weil die Kraft fehlt, sondern weil sich niemand gegen sie stemmen muss. Astronaut, Raumstation, Werkzeuge und sogar die Luft in der Kabine fallen alle exakt gleich schnell. Es gibt also keinen Boden, der einen abbremst, und keine Wand, die einen druecken wuerde. Der Fachbegriff dafuer ist Mikrogravitation oder orbitaler freier Fall - nicht Kraftlosigkeit.
Warum die ISS nicht auf die Erde stuerzt
Ein Fall ist eigentlich eine Bewegung geradewegs nach unten. Die ISS bewegt sich aber gleichzeitig mit enormem Tempo seitwaerts, mit rund 28.000 Kilometern pro Stunde. In der Zeit, in der sie ein Stueck faellt, hat sich die gekruemmte Erdoberflaeche unter ihr schon wieder ein Stueck weggedreht. Das Ergebnis ist eine Kreisbahn: Die Station faellt fortwaehrend, verfehlt die Erde aber immer knapp und faellt am naechsten Punkt erneut. Genau dieses Prinzip nutzen alle Satelliten. Waere die Seitwaertsgeschwindigkeit zu gering, wuerde die Bahn enger werden und die Station tatsaechlich abstuerzen; waere sie zu hoch, wuerde sie ins All hinausfliegen. Die richtige Balance haelt sie auf einer stabilen Umlaufbahn.
Warum man das Fallen nicht spuert
Auf der Erde spuert man Kraefte nur, wenn etwas die eigene Bewegung stoert - der Boden, ein Sitz, ein Sicherheitsgurt. Fehlt dieser Widerstand komplett, wie beim freien Fall, gibt es auch kein Gefuehl von Gewicht mehr. Da in der Raumstation buchstaeblich alles denselben freien Fall mitmacht, inklusive der Fluessigkeit im Innenohr, die sonst fuer das Gleichgewichtsempfinden sorgt, verschwindet jedes Signal von oben und unten. Das ist auch der Grund, warum viele Astronauten in den ersten Tagen unter Uebelkeit leiden: Das Gehirn bekommt widerspruechliche Signale von Augen und Gleichgewichtsorgan und muss sich erst umgewoehnen.
Schwerelosigkeit zum Ausprobieren auf der Erde
Freier Fall ist nicht nur ein All-Phaenomen. Jeder Koerper, der ungebremst faellt, ist fuer diesen Moment schwerelos, ganz gleich wo. Fallturm-Attraktionen und Fallschirmspringer vor dem Oeffnen des Schirms erzeugen genau dieses Gefuehl, allerdings gebremst durch Luftwiderstand. Noch naeher am Prinzip der ISS sind Parabelfluege, bei denen ein Flugzeug einen steilen Bogen fliegt: Auf dem absteigenden Teil der Kurve faellt die Maschine mit allen Insassen frei, und im Inneren schwebt fuer etwa 20 bis 25 Sekunden alles wie im All. Solche Fluege werden tatsaechlich zum Training von Astronauten und fuer wissenschaftliche Experimente genutzt.
Was Schwerelosigkeit mit dem Koerper macht
Der menschliche Koerper ist auf staendigen Zug durch die Schwerkraft ausgelegt. Fehlt dieser Reiz ueber laengere Zeit, bauen Muskeln und Knochen messbar ab, weil der Koerper sie schlicht nicht mehr braucht. Auch Koerperfluessigkeiten verteilen sich anders: Ohne das Gewicht, das sie sonst nach unten zieht, verschieben sie sich staerker Richtung Kopf, was Astronauten anfangs ein voelleres Gesicht und duennere Beine beschert. Deshalb trainieren Astronauten auf der ISS taeglich mehrere Stunden mit speziellen Geraeten, um diesem Abbau entgegenzuwirken.
Häufige Fragen
Gibt es einen Ort im Weltall ganz ohne Schwerkraft?
Nein. Gravitation wirkt theoretisch unendlich weit, wird mit Entfernung aber immer schwaecher. Echte Schwerelosigkeit im Sinne von Nullkraft gibt es praktisch nirgends, wohl aber den Zustand des freien Falls, der sich genauso anfuehlt.
Warum fuehlen sich Fallschirmspringer nicht komplett schwerelos?
Der Luftwiderstand bremst den Fall ab, sobald genug Geschwindigkeit erreicht ist. Nur in den ersten Sekunden, bevor sich eine spuerbare Gegenkraft aufbaut, herrscht echter freier Fall.
Warum wird Astronauten in der Schwerelosigkeit anfangs uebel?
Augen und Gleichgewichtsorgan senden widerspruechliche Signale, weil das Innenohr kein Oben und Unten mehr erkennt. Nach einigen Tagen gewoehnt sich das Gehirn daran.
