Wieso sind Astronauten schwerelos?

Schwerelos im Orbit: Warum schweben Astronauten auf der ISS?

Der Anblick von Astronauten, die schwerelos durch die Internationale Raumstation (ISS) schweben, fasziniert Millionen. Die intuitive Annahme, die Erde habe dort oben keinen Einfluss mehr, ist jedoch falsch. Die Wahrheit liegt in einem subtilen, aber fundamentalen Prinzip der Physik: dem permanenten freien Fall.

Die Erdanziehungskraft wirkt auch in der Höhe der ISS (ca. 400 Kilometer) noch mit etwa 90% ihrer Stärke auf die Raumstation und ihre Insassen. Würde die ISS einfach stillstehen, würde sie unweigerlich auf die Erde stürzen. Doch die ISS besitzt eine immense Geschwindigkeit, tangential zur Erde gerichtet – eine sogenannte Bahngeschwindigkeit von etwa 28.000 Kilometern pro Stunde.

Diese Geschwindigkeit ist entscheidend. Sie bewirkt, dass die ISS ständig um die Erde fällt, anstatt auf die Erde zu fallen. Stellen Sie sich einen Ball vor, den Sie waagerecht werfen: Er beschreibt eine Kurve, bevor er auf den Boden trifft. Die ISS verhält sich ähnlich, nur dass ihre horizontale Geschwindigkeit so groß ist, dass die Erdkrümmung den “Fall” permanent kompensiert. Die ISS fällt gewissermaßen “neben” die Erde, anstatt darauf zu.

Dieser Zustand wird als freier Fall bezeichnet. Und innerhalb eines frei fallenden Systems, wie der ISS, erfahren alle Objekte die gleiche Beschleunigung durch die Schwerkraft. Da sowohl die Astronauten als auch die Raumstation mit der gleichen Geschwindigkeit und in die gleiche Richtung beschleunigt werden, gibt es keine relative Bewegung zwischen ihnen. Sie “fallen” gemeinsam, wodurch die Erfahrung der Schwerelosigkeit, genauer der Mikrogravitation, entsteht. “Mikrogravitation” ist die präzisere Bezeichnung, da winzige Gravitationskräfte, beispielsweise durch die Sonne und den Mond, noch einen geringen Einfluss haben.

Das Phänomen ist vergleichbar mit dem Gefühl der Schwerelosigkeit in einem frei fallenden Aufzug (wenn man von der kurzen Dauer und dem Aufprall absieht). In diesem Moment spürt man keine Kraft, die einen auf den Boden drückt – man ist schwerelos, weil der Aufzug und man selbst gleichzeitig mit der gleichen Beschleunigung fallen.

Die Schwerelosigkeit auf der ISS ist also kein Zeichen fehlender Schwerkraft, sondern ein eindrucksvolles Beispiel für die Interaktion von Gravitationskraft und Bahngeschwindigkeit. Es ist die perfekte Balance zwischen Fall und Flug, die den Astronauten dieses einzigartige Erlebnis ermöglicht und die Erforschung des Weltalls überhaupt erst ermöglicht.