Das Universum ist eine Scheißgegend

Reisewarnungen

Um die Erde zu verlassen, müssen Sie der Schwerkraft des Planeten entkommen. Das gilt ganz grundsätzlich für Reisen weg von Himmelskörpern, wie viel Geschwindigkeit Sie aufwenden müssen, hängt von der Masse desselben ab. Um von einem Kometen wieder zu starten, brauchen Sie nicht sehr viel (was dem Lander Philae beim Landeversuch fast zum Verhängnis geworden wäre, wie wir später sehen werden.) Ein größerer Himmelskörper verlangt Ihnen etwas mehr ab. Um vom Mond wieder wegzukommen, benötigen Sie 2.300 m/s, bei Pluto reichen 1.100 m/s, während Neptun Sie erst wieder loslässt, wenn der Tacho 23.300 m/s anzeigt. Wenn Sie die Sonne einen guten Mann sein lassen möchten, sollten Sie wissen, wie man auf 617.300 m/s beschleunigt. Um der Gravitation der Erde tschüss sagen zu können, müssen Sie eine Mindestgeschwindigkeit von 11.200 m/s erreichen. Das ist zwar viel weniger, als die Sonne verlangt, aber trotzdem nicht wenig. Usain Bolt als schnellster Mensch erreicht laufend eine Höchstgeschwindigkeit von knapp 44 km/h, das entspricht 12,22 m/s. Selbst wenn man die Gravitation der Erde vorübergehend ausschalten könnte, würde Usain Bolt, falls er in der Lage wäre, durchgehend mit Höchstgeschwindigkeit zu rennen, bis zum Mond wie lange brauchen? Wer weiß es? Bitte nicht rausrufen, sondern aufzeigen! Der Mond, das wissen wir von Seite 47, befindet sich 384.400 Kilometer von der Erde entfernt, also bräuchte der düsende Jamaikaner wie lange? Genau. Er würde es gar nicht schaffen, denn ohne Gravitation findet der Mond die Erde fast umgehend überhaupt nicht mehr anziehend und sucht das Weite.

Geschwindigkeiten von 44 km/h bzw. 12,22 m/s sind also in jedem Fall viel zu wenig. Geparden als schnellste Landsäugetiere erreichen zwar sogar bis zu 33 m/s, aber beide, Bolt und Gepard, werden, wenn sie sich nicht von einer Rakete helfen lassen, immer auf der Erde bleiben müssen. Die Fluchtgeschwindigkeiten sind im physikalischen Sinn Anfangsgeschwindigkeiten. Man kann natürlich das Schwerefeld eines Körpers auch mit einer geringeren als der Fluchtgeschwindigkeit verlassen, wenn man sie nur kontinuierlich beibehält (und also ständig beschleunigt). Als einmalige Anfangsgeschwindigkeit aber ist mindestens die jeweilige Fluchtgeschwindigkeit nötig.

11.200 m/s nennt man übrigens auch die zweite Kosmische Geschwindigkeit. Mit der ersten Kosmischen Geschwindigkeit, also mit 7.400 m/s, schaffen Sie es in eine Kreisbahn um die Erde, aber nicht weiter. Das heißt, Sie sind dann schnell genug, dass Sie quasi dauernd um die Erde herumfallen. Die Schwerkraft der Erde zieht Sie an, aber Ihre Fluchtgeschwindigkeit ist hoch genug, sodass Sie um die Erde kreisen. Die internationale Raumstation ISS macht das beispielsweise, oder geostationäre Satelliten. Wenn Sie zwar sehr hoch hinauffliegen, aber nicht lange genug schnell genug, dann fliegen Sie zwar eine Zeit lang sehr hoch hinauf, aber irgendwann auch genau so weit wieder herunter.

So etwas ist etwa bei den Flügen für Weltraumtouristinnen und -touristen geplant, mit einer Phase von etwa zweieinhalb Minuten Schwerelosigkeit dazwischen. Dafür müssen die für diesen Zweck vorgesehenen Flugzeuge allerdings erst einmal so gut funktionieren, dass die Testpiloten eine Chance haben, ein gesegnetes Alter zu erreichen. Und das kann noch dauern.12 Bei sogenannten Stratosphärensprüngen fliegt man auch zuerst, allerdings sehr langsam mit einem Ballon, weit hinauf, um dann wieder genauso weit herunterzufallen. Sprung ist in dem Fall eher übertrieben. So etwas ist trotzdem relativ spektakulär und teuer und kommt nicht oft vor, zumindest bei Menschen. Tiere machen das, wenn man einschlägigen Erzählungen glauben darf, deutlich öfter.

Fact Box | Heiliger Geist well done

Für viele Menschen gilt noch heute die Taube nicht als Ratte der Lüfte, sondern als Symbol des Heiligen Geistes, weil laut dem Bestsellerautor Matthäus nach der Taufe von Jesus, als der tropfnasse Messias aus dem Jordan stieg, sich der Himmel öffnete und der Heilige Geist in Form einer Taube herabgekommen sein soll. Das macht er angeblich nach wie vor jedes Jahr zu Pfingsten und sorgt mit Feuerzungen u.a. dafür, dass die Menschen plötzlich extrem gute Fremdsprachenkenntnisse besitzen. Steht geschrieben.

Wenn der Heilige Geist aus der Höhe vom Himmel auf die Erde kommt, dann muss er irgendwann in die Atmosphäre eintauchen. Dabei kommt er in Kontakt mit den Luftmolekülen, was erfahrungsgemäß zu Reibereien führt. Aus Sicht der kulinarischen Physik stellt sich dabei folgende Frage: Aus welcher Höhe müsste er springen, damit er unten als gut durchgebratene Taube ankommt?

Nehmen wir einmal an, die Absprunghöhe des Heiligen Geistes als Taube lautet 41 Kilometer. Dort steht der momentane Rekord für Sprünge von Menschen aus dem All. Eine Taube würde bei einem Fall aus dieser Höhe nicht sehr warm werden, sie würde durch die Luftreibung zwar gerupft, käme aber roh auf der Erde an.

Bei einem Start des Sturzfluges in rund 400 Kilometer Höhe würde sie bei ihrem Wiedereintritt in die Lufthülle in etwa 100 km Höhe eine Geschwindigkeit von zirka 13.000 km/h erreichen und eine Temperatur von gut 3.600 °C. Die Taube würde dabei schlichtweg verglühen. Man könnte in diesem Fall den Heiligen Geist von der Erde aus nur noch als Sternschnuppe betrachten. Es würde nicht viel mehr bleiben als ein paar Atome und Moleküle.

Die richtige Höhe, aus kulinarischer Sicht, wären 72 Kilometer oberhalb der Erdoberfläche. Dabei kommt die Taube auf ungefähr 2.000 Kilometer pro Stunde, hätte außen 272 °C, innen 79 °C, und wäre somit beim Aufprall auf der Erde außen knusprig und innen well done.

I am coming home

Für die meisten Menschen in unseren Breiten war der 16. August 1960 ein normaler Sommertag. Nicht so für den US-Amerikaner Joseph Kittinger, denn er sprang aus 33,31 Kilometer Höhe in Richtung Erde, und die 13 Minuten 45 Sekunden, die er dafür benötigte, sollten sein Leben für immer verändern. In den 60er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts war absehbar, dass die Menschheit immer weiter ins Weltall vordringen würde, Raumfahrt war damals noch viel gefährlicher als heute und musste daher gut geplant werden. Die Aufgabe von Kittinger war es nicht in erster Linie zu springen, um Aufsehen zu erregen oder einen persönlichen Kick zu erleben, sondern mitzuhelfen, Fallschirme zu testen, die für Evakuierungen in großen Höhen geeignet sein mussten. Zum Beispiel, wenn eine Rakete nach ein paar Tausend Metern nicht mehr weiterwollte. So etwas ist zur damaligen Zeit oft genug vorgekommen, allein beim Versuch, Pioneer-Sonden in den Weltraum zu bringen, sind die ersten vier Raketen entweder gleich am Start explodiert oder haben sich unterwegs geweigert weiterzufliegen. Joe Kittinger gelang an diesem Tag aber viel mehr, als einfach nur einen Fallschirm zu testen. Er stellte eine Vielzahl von Rekorden auf, von denen manche, was damals niemand ahnen konnte, jahrzehntelang Bestand haben sollten: für die höchste Ballonfahrt mit offener Gondel und den längsten Fallschirmsprung. Erst im Jahr 2012 konnte der Österreicher Felix Baumgartner diese Rekordmarken überbieten, sich aber nur zwei Jahre lang freuen, dann wurden sie vom US-Amerikaner Alan Eustace getoppt.

Was Joe Kittinger bei seinem Sprung allerdings nicht geschafft hat, war, die Schallmauer zu durchbrechen. Er war knapp dran, als erster Mensch im freien Fall Überschallgeschwindigkeit zu erreichen, aber eben nur knapp. Wie knapp? Sehr.

Nachdem er mit der Kapsel seines Ballons die Höhe von 33,31 Kilometern erreicht hatte, war es Zeit abzuspringen, denn der Sauerstoff ging langsam zur Neige. Im freien Fall hat er danach auf 998 km/h beschleunigt. Das geht erstens, weil es dort weder Gegenverkehr noch Geschwindigkeitskontrollen gibt, und zweitens, weil in dieser Höhe die Luft sehr dünn ist. Der Luftdruck ist über 30 Mal geringer als auf der Erde. Das hält natürlich kein Mensch ohne Schutz aus, deshalb trug er einen Druckanzug. Schon ab etwa zehn Kilometern Höhe über dem Meeresspiegel wird nämlich die Luft so dünn, dass Sauerstoff nicht mehr einfach eingeatmet werden kann, er muss in die Lungen gepresst werden. Ab etwa 19 Kilometern Höhe würde ohne Schutzanzug das Blut langsam zu kochen beginnen, weil der Luftdruck so gering ist, dass bereits 37 °C Körpertemperatur reichen, um den Siedepunkt von Wasser zu erreichen. Man nennt diese Höhengrenze auch Armstrong-Limit. Allerdings nicht nach Neil Armstrong, dem ersten Mann auf dem Mond, sondern nach Harry George Armstrong, einem US-amerikanischen Arzt und Luftwaffengeneral. Wenn das Armstrong-Limit erreicht ist, beginnen alle Körperflüssigkeiten zu kochen, Speichel, Tränen, der Feuchtigkeitsfilm auf Schleimhäuten, aber nicht das Blut selber. Zumindest nicht sofort. Denn Blutdruck ist eine relative Größe und immer von Umgebungsdruck abhängig. Das heißt, in 19 Kilometern Höhe ist zwar der Außendruck sehr gering, aber der Druck in den Blutgefäßen noch immer hoch genug, um ein Kochen des Blutes zu verhindern. Angenehm ist es vermutlich aber trotzdem nicht, nur würde man es nicht mehr merken, wenn man in dieser Höhe ohne Schutzanzug unterwegs ist, weil man längst erstickt wäre.

Würde man versuchen, die Luft anzuhalten, weil es ja im Vakuum keine gibt, die man einatmen könnte, würde man es nicht schaffen. Die Luft würde einfach herausgepresst aus dem Körper. Könnte man es doch schaffen, die Luft anzuhalten, würde der...