Die Massenanziehung unseres Planeten hält uns fest. Wir spüren diese Kraft als Gewicht. Die Physik spricht vom Gravitationspotenzial, das uns am Boden eines “Potenzialtopfes“ gefangen hält wie einen Frosch am Grund eines Brunnenschachts. Um aus diesem Schweregefängnis zu entweichen, brauchen wir Energie. Im Idealfall würden ca. 18 kWh pro kg reichen. Mit 3 Euro wäre man dabei. Doch die Erdatmosphäre bremst, die Antriebssysteme haben einen geringen Wirkungsgrad und der Treibstoff selbst muss ja auch noch mitgenommen werden. Und so ist der Aufwand in Wirklichkeit riesengroß und die Kosten gigantisch:
Ein Kilogramm Nutzlast mit dem Spaceshuttle in eine Umlaufbahn zu bringen kostet ca. 25.000.- Euro. Worauf kommt es nun bei einem Flug ins All an?
Man muss schnell sein und man muss die geeignete Flugmaschine zur Verfügung haben. Und wenn es dann noch weiter zu den Sternen gehen soll, dann muss man bei Einstein nachschlagen ...
Geschwindigkeit ist (fast) alles
Ein in die Höhe geworfener Stein fällt immer auf die Erde zurück.
Warum eigentlich - kann man denn keinen Stein von hier auf den Mond werfen?
Doch, man kann. Jedenfalls im Prinzip. Man müsste den Stein nur schnell genug werfen. Je schneller der Stein die Hand verlässt, desto höher fliegt er. Ein Stein, der die Hand mit ca. 10 m/s verlässt, fliegt etwa 5 m hoch. Ein Pfeil, der den Bogen mit 100 m/s verlässt, fliegt schon einige hundert Meter hoch. Aber erst, wenn ein Körper sich mit etwa 11.200 m/s senkrecht nach oben bewegt, ist er schnell genug, um die Erdanziehung zu überwinden und somit der Erde zu entfliehen. Man nennt diese Geschwindigkeit daher auch die irdische Fluchtgeschwindigkeit. Die ersten Menschen, die diese Geschwindigkeit erreichten, waren die Besatzungsmitglieder von Apollo 8 im Dezember 1968 .
Kann man einen Stein waagerecht so werfen, dass er nicht mehr zu Boden fällt, sondern die Erde umkreist und den Werfer in den Rücken trifft?
Im Prinzip ja, wenn man die bremsende Erdatmosphäre loswerden kann. In diesem Fall reicht eine Geschwindigkeit von knapp 8000 m/s, um einen Körper in eine Umlaufbahn zu bringen.
Doch Vorsicht – diese Geschwindigkeit ist zehnmal größer als die einer Gewehrkugel. Wenn der Stein nach ca. 90 Minuten sich von hinten dem Werfer nähert, sollte dieser lieber einen Schritt zur Seite treten.
Fazit: Raumfahrt ist die Kunst, teure Geräte und mutige Menschen auf Geschwindigkeiten zu bringen, die sich zu der Geschwindigkeit einer Gewehrkugel verhalten wie die Geschwindigkeit eines Autos zu der eines Fußgängers. Es gilt eigentlich das Motto der Leichtathletik: schneller, höher, weiter ...
