Schwerelosigkeit

Wie lässt sich Schwerelosigkeit sogar auf der Erde herbeiführen und welche Erkenntnisse gewinnt man dabei?

Viele Menschen vermuten, dass Schwerelosigkeit durch das Fehlen von Schwerkraft entsteht, aber das stimmt nicht. Das Schwerefeld der Erde reicht weit über die ISS hinaus. Die Raumstation und alles an Bord werden also fast genauso stark wie wir auf der Erdoberfläche von der Erde angezogen. Schwerelosigkeit tritt in der Umlaufbahn deswegen auf, weil sich die Objekte oder Menschen an Bord der ISS frei im Schwerefeld der Erde bewegen und im sogenannten freien Fall befinden. 

Auf der Erdoberfläche erleben wir diesen Effekt normalerweise nicht, da uns der Boden am freien Fall hindert. Doch auch hier gibt es kurze Momente der Schwerelosigkeit, beispielsweise beim freien Fall am Bungee-Seil oder, für einen kurzen Moment, bei einem Sprung auf dem Trampolin. Für längere Phasen der Schwerelosigkeit ist etwas mehr Aufwand nötig: 

• Falltürme wie der am Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen ermöglichen einige Sekunden Schwerelosigkeit. Dabei fallen Experimente im freien Fall durch einen Turm, während Kameras und Sensoren alles aufzeichnen.
• Parabelflüge bieten für Zeitintervalle von ca. 20 Sekunden annähernde Schwerelosigkeit: Ein Flugzeug steigt steil in den Himmel und schaltet dann den Antrieb ab. Das antriebslose Flugzeug beschreibt eine Parabel am Himmel. Da es sich dabei nur mit minimalen Krafteinflüssen von außen frei im Schwerefeld bewegt, herrscht an Bord für einige Sekunden Schwerelosigkeit, bis die Maschine auf dem Weg nach unten abgefangen werden muss.
• Die ISS ermöglicht die längste Dauer der Schwerelosigkeit. Hier leben und arbeiten Astronautinnen und Astronauten monatelang, um wissenschaftliche Experimente im Weltall durchzuführen. 

Wie lässt sich Schwerelosigkeit sogar auf der Erde herbeiführen und welche Erkenntnisse gewinnt man dabei?

Die Forschung in Schwerelosigkeit ermöglicht wissenschaftliche Experimente, wie sie in keinem Labor auf der Erde möglich sind. Das betrifft viele Disziplinen wie zum Beispiel die Materialforschung. In Schwerelosigkeit zeigen sich dabei physikalische Effekte, die auf der Erde gar nicht beobachtet werden können, weil sie von der Schwerkraft überlagert und verdeckt werden. So analysiert man zum Beispiel in Metallproben, die erst erhitzt und anschließend wieder abgekühlt werden, die genauen Abläufe – und mit den so gewonnenen Erkenntnissen lassen sich später auch die Verfahren in der industriellen Produktion auf der Erde optimieren. Im DLR_School_Lab in Zittau stehen stehen den Schülerinnen und Schülern ein Mini-Fallturm mit Zeitlupenkamera zur Verfügung. Hier lassen sich Experimente durchführen und beobachten, wie sich verschiedene Objekte im freien Fall verhalten. Diese praktischen Versuche veranschaulichen eindrucksvoll die physikalischen Prinzipien der Schwerelosigkeit und machen Raumfahrtforschung greifbar.