Warum gibt es in der ISS keine Schwerkraft?

Der Schein trügt: Schwerelosigkeit auf der ISS – kein Gravitationsmangel, sondern ein Gleichgewicht der Kräfte

Die Internationale Raumstation (ISS) schwebt scheinbar schwerelos im Weltraum. Viele glauben fälschlicherweise, dass dort keine Schwerkraft herrscht. Doch das ist ein weit verbreiteter Irrtum. Die Erde übt auch in 400 Kilometern Höhe noch eine erhebliche Gravitationskraft auf die ISS aus. Etwa 90% der Erdanziehungskraft ist dort immer noch spürbar. Warum erleben die Astronauten dann aber Schwerelosigkeit?

Der Schlüssel zum Verständnis liegt im Konzept des freien Falls. Die ISS befindet sich in einem permanenten, beschleunigten Fall um die Erde. Sie fällt gewissermaßen ständig auf die Erde, verfehlt sie aber aufgrund ihrer enormen horizontalen Geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit, kombiniert mit der Erdkrümmung, sorgt dafür, dass die ISS dem Erdboden stets “entkommt”.

Man kann sich das wie das Werfen eines Balls vorstellen: Werfen Sie ihn waagerecht, fällt er zu Boden. Werfen Sie ihn aber mit genügend Kraft, beschreibt er eine Kurve und legt eine gewisse Strecke zurück, bevor er landet. Die ISS “wirft” sich quasi ständig selbst mit unglaublicher Geschwindigkeit um die Erde.

Die scheinbare Schwerelosigkeit resultiert aus dem Gleichgewicht zwischen zwei Kräften: der Erdanziehungskraft (Gravitation) und der Zentrifugalkraft. Die Zentrifugalkraft ist keine “echte” Kraft im physikalischen Sinne, sondern eine Scheinkraft, die in rotierenden Bezugssystemen auftritt. Sie wirkt der Erdanziehung entgegen und bewirkt, dass die Astronauten und alle Gegenstände in der ISS nicht auf den Boden “fallen”. Es ist nicht so, dass die Gravitationskraft verschwindet, sondern dass sie durch die Zentrifugalkraft kompensiert wird.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die freie Bewegung innerhalb der Raumstation. Da sowohl die ISS als auch alles in ihrem Inneren mit der gleichen Geschwindigkeit um die Erde fallen, gibt es keine relative Bewegung zwischen ihnen. Würde man einen Apfel loslassen, würde er nicht “fallen”, sondern scheinbar schweben, weil er sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Raumstation im freien Fall befindet.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Auf der ISS herrscht keine Abwesenheit der Schwerkraft, sondern ein Zustand der Schwerelosigkeit, der durch das dynamische Gleichgewicht zwischen Erdanziehungskraft und der Zentrifugalkraft, resultierend aus der orbitalen Bewegung, verursacht wird. Die Astronauten erleben einen permanenten freien Fall, was den Eindruck der Schwerelosigkeit erzeugt.