Warum gibt es keine Schwerkraft im All?

Der Schein trügt: Warum Astronauten im All schweben – aber die Schwerkraft nicht fehlt

Die Vorstellung vom All als schwerkraftfreier Raum ist weit verbreitet und doch grundlegend falsch. Tatsächlich ist die Schwerkraft überall im Universum wirksam, auch und gerade im Weltraum. Die scheinbare Schwerelosigkeit, die wir bei Astronauten beobachten, ist kein Beweis für fehlende Gravitation, sondern ein faszinierendes Beispiel für die Physik der freien Fallbewegung.

Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einem Aufzug, der im freien Fall nach unten rast. In diesem Moment würden Sie sich schwerelos fühlen – Sie würden vom Boden des Aufzugs abheben und scheinbar im Schacht schweben. Dies liegt daran, dass sowohl Sie als auch der Aufzug mit der gleichen Beschleunigung der Erdanziehungskraft fallen. Es gibt keine Kraft, die Sie gegen den Aufzugboden drückt.

Genau dieses Phänomen erleben Astronauten in der Raumstation ISS oder einem Raumschiff im Orbit. Sie befinden sich in einem permanenten freien Fall um die Erde. Die Raumstation und alles in ihr, einschließlich der Astronauten, werden von der Erdanziehungskraft angezogen. Allerdings bewegt sich die Raumstation mit so hoher Geschwindigkeit tangential zur Erde, dass sie kontinuierlich “neben” der Erdanziehungskraft “herunterfällt”. Sie fällt quasi ständig “um” die Erde herum.

Die Geschwindigkeit ist dabei entscheidend. Würde die Raumstation langsamer sein, würde sie auf die Erde stürzen. Wäre sie schneller, würde sie aus der Erdumlaufbahn entweichen. Nur bei der exakt richtigen Geschwindigkeit – der Orbitalgeschwindigkeit – bleibt sie in einem stabilen Orbit. In diesem Zustand erfahren die Astronauten und die Raumstation die oben beschriebene freie Fallbewegung und somit die scheinbare Schwerelosigkeit.

Es ist wichtig zu betonen: Die Erdanziehungskraft in der Höhe der ISS ist zwar schwächer als auf der Erdoberfläche, aber keineswegs vernachlässigbar. Sie beträgt immer noch etwa 90% der Erdanziehungskraft auf Meereshöhe. Die Schwerelosigkeit ist also kein Fehlen der Gravitation, sondern ein Ergebnis des gleichzeitigen Fallens von Raumstation und Astronauten.

Diese scheinbare Schwerelosigkeit hat weitreichende Auswirkungen auf den menschlichen Körper, da er sich an das Fehlen von permanenten Bodenreaktionen anpassen muss. Muskelschwund, Knochenschwund und Kreislaufprobleme sind einige der Herausforderungen, mit denen Astronauten während längerer Aufenthalte im Weltraum konfrontiert sind. Das Verständnis der Physik hinter der “Schwerelosigkeit” ist daher nicht nur für die Grundlagenforschung wichtig, sondern auch für die Entwicklung von Strategien zur Gesundheitsvorsorge und -erhaltung bei zukünftigen Raummissionen.