Was würde passieren, wenn Sie mit einem Fallschirm aus dem Weltraum springen würden? Könnten Sie sicher landen?

Es hängt davon ab, wie Sie „Raum“ definieren.

In der wissenschaftlichen Gemeinschaft herrscht allgemeiner Konsens darüber, dass der gesamte Raum außerhalb der Atmosphäre als Weltraum bezeichnet wird. Die Atmosphäre ist im Allgemeinen in fünf Schichten unterteilt. Vom Meeresspiegel aus gesehen liegt die Troposphäre etwa 10 km tiefer, die Stratosphäre 10–40 km, die Mesosphäre 40–80 km, die Thermosphäre 80–370 km und die Ionosphäre (Exosphäre) über 370 km.

75 % der Masse der atmosphärischen Luft der Erde befinden sich in der Troposphäre und 97 % der Masse unterhalb der Stratosphäre. In 16.000 km Höhe gibt es Luft und in 100.000 km Höhe Luftpartikel. Neueste Forschungsergebnisse zeigen, dass sich in einer Entfernung von 600.000 km von der Erde noch atmosphärische Partikel befinden. Daher gibt es keine offensichtliche Grenze der Erdatmosphäre. Wo ist außerhalb dieser Atmosphäre?

Die Internationale Luftfahrtföderation definiert jedoch eine „Kármán-Linie“, die eine Höhe von 100 km (Kilometer oder Kilometer) über dem Meeresspiegel der Erde angibt. Diese Höhe wird im Allgemeinen als die niedrigste Höhe des „Weltraums“ angesehen, da dort die Luftdichte nur ein 300.000stel der Dichte auf Meereshöhe beträgt. Unterhalb dieser Höhe kann man nicht mehr von „Weltraum“ sprechen. Künstliche Satelliten und andere Raumfahrzeuge operieren im Allgemeinen auf der untersten Ebene über der Thermosphäre, wo die Luftdichte weniger als ein Hundertmilliardstel der Dichte auf Meereshöhe beträgt. Folgt man dieser Definition, hat es bisher noch kein Mensch gewagt, mit dem Fallschirm in den sogenannten „Weltraum“ zu springen.

Grundvoraussetzungen für das Fallschirmspringen

Fallschirmspringen ist eine Sportart, bei der man aus einer bestimmten Höhe springt, beispielsweise aus einem Flugzeug, Ballon oder einem anderen Fluggerät oder von einer Klippe auf einem Berggipfel, einem Hochhaus usw., und dabei den Luftwiderstand nutzt, um einen Fallschirm zu öffnen, vor und nach dem Öffnen des Fallschirms verschiedene technische Bewegungen ausführt und schließlich mit dem Fallschirm die Geschwindigkeit abfedert und auf dem Boden landet.

Gemessen am grundlegenden Ablauf und den Anforderungen dieser Bewegung beruht sie hauptsächlich auf Schwerkraft und Luft. Die Schwerkraft entsteht durch die Schwerkraft im Erdmittelpunkt, die am Fallschirmspringer zieht und ihn immer schneller fallen lässt. Die Rolle der Luft besteht darin, den Widerstand des Fallschirmspringers zu erhöhen. In Kombination mit dem erhöhten Widerstand nach dem Öffnen des Fallschirms wird so letztendlich ein Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und Widerstand erreicht, das dem Fallschirmspringer eine sichere Landung ermöglicht.

Im Weltraum ist die Luft bereits sehr dünn und der Luftwiderstand nahezu nicht vorhanden oder nur sehr gering. Wenn Sie also im Weltraum springen, verlieren Sie den Luftwiderstand und können den Fallschirm nicht öffnen. Gegenstände können nur im freien Fall fallen, Fallschirmspringen ist nicht möglich.

Manche der sogenannten „Weltraum-Fallschirmsprünge“ werden heutzutage tatsächlich nicht im Raum oberhalb der Kármán-Linie durchgeführt, sondern in der Troposphäre oder allenfalls in der Stratosphäre. Streng genommen kann man diese Art des Fallschirmspringens daher nicht als „Weltraum-Fallschirmspringen“ bezeichnen, sondern nur als Fallschirmspringen in großer Höhe.

Weltrekord im Fallschirmspringen

Einige der weltweit höchsten Fallschirmsprungrekorde werden als „Fallschirmspringen am Rande des Weltraums“ bezeichnet. Dies ist nur ein Spiel für die Mutigen. Ohne solide Fähigkeiten und starke psychologische Unterstützung ist ein Versuch nicht möglich.

Im Jahr 1960 stellte der Oberst der US-Luftwaffe, Joe Kittinger, einen Fallschirmsprungrekord aus einer Höhe von 31.300 Metern auf und wurde als „Vater des stratosphärischen Fallschirmspringens“ gefeiert. Im Jahr 2012 stellte der österreichische Extremsportler Felix Baumgartner einen Fallschirmsprungrekord aus einer Höhe von 39.045 Metern auf, mit einer maximalen Sinkgeschwindigkeit von 377,12 m/s und übertraf damit die Schallgeschwindigkeit von 340 m/s. Im Jahr 2014 sprang der ehemalige Vizepräsident von Google, Alan Eustace, aus einer Höhe von 41.400 Metern und brach damit erneut den Weltrekord für die größte Fallschirmsprunghöhe.

Fallschirmspringen in dieser Höhe unterscheidet sich völlig von dem herkömmlichen Fallschirmspringen, das wir uns vorstellen, denn in dieser Höhe beträgt die Luftdichte nur 1 bis 3 % der Luftdichte auf Meereshöhe, der Luftdruck beträgt nur ein Tausendstel des Drucks auf Meereshöhe und die gefühlte Temperatur liegt bei bis zu -50 °C. Verfügt der Fallschirmspringer beim konventionellen Fallschirmspringen nicht über den erforderlichen Schutz bzw. die üblichen Schutzvorrichtungen, ist der Tod sicher.

Erstens ist die Luftdichte in einer solchen Höhe nicht hoch genug, um den Widerstand zum Öffnen eines Fallschirms zu bieten. Daher ist ein freier Fall nur mit extrem hoher Geschwindigkeit möglich, was zu einer Überlastung des Körpers führt. Zweitens gibt es keine Luft und Sie können nicht atmen. Drittens führt der extrem niedrige Luftdruck dazu, dass sich das Gas im Körper ausdehnt und die Körperflüssigkeiten kochen. Drittens werden Sie aufgrund der niedrigen Temperaturen erfrieren.

Daher müssen die oben genannten Herausforderer bei Sprüngen aus dieser Höhe Raumanzüge tragen, die Wärme speichern, den Druck aufrechterhalten und Sauerstoff liefern, und ihre Körper müssen extrem hohen Beschleunigungsüberlastungen standhalten können.

Da Flugzeuge nicht so hoch fliegen können, steigen diese Fallschirmspringer mit Heliumballons in die Luft. An dem Heliumballon, auf dem Eustace flog, hing keine Raumkapsel mit einem Lebenserhaltungssystem wie die beiden Male zuvor. Stattdessen wurde sein Körper direkt an den Heißluftballon gehängt und in die Luft aufsteigen lassen. Er trug jedoch einen speziellen Raumanzug mit einem Lebenserhaltungssystem. Als der Ballon die vorgegebene Höhe erreicht hatte, durchtrennte er das an ihm hängende Seil und fiel frei.

Eustace befand sich viereinhalb Minuten lang im freien Fall in großer Höhe und erreichte dabei eine Höchstgeschwindigkeit von 357,64 m/s, was zwar die Schallgeschwindigkeit übertraf, aber Felix‘ Rekord offenbar nicht übertraf. Allerdings stellten Beobachter am Boden einen kleinen Überschallknall fest, der von ihm ausging.

Die Folgen eines echten Weltraumsprungs

Wenn Sie wirklich einen Fallschirmsprung im Weltraum machen möchten, müssen Sie die Karman-Linie überschreiten, das heißt, eine Höhe von mehr als 100 km über dem Boden erreichen. Das erste Problem besteht darin, mit welchem ​​Flugzeug man dorthin gelangen soll.

Heliumballons nutzen das Prinzip, dass Helium leichter als Luft ist, und sind auf den Auftrieb der Luft angewiesen, um weiter aufzusteigen. Wenn sie eine Höhe von über 40 km erreichen, wird die Luft immer dünner und es gibt fast keinen Auftrieb mehr, sodass der Heliumballon nicht aufsteigen kann. Flugzeuge sind für ihren Aufstieg auf die Aerodynamik angewiesen und können ohne Luft nicht fliegen. Dann können wir uns nur auf Raketen oder Raumfahrzeuge verlassen.

Ein Raumschiff muss eine Umlaufgeschwindigkeit von 7,9 km/s erreichen, die erste kosmische Geschwindigkeit, um die Erde zu umkreisen, ohne von der Schwerkraft der Erde nach unten gezogen zu werden. Im Weltraum fliegt der Satellit im Allgemeinen in einer Höhe von etwa 400 km und die Umlaufgeschwindigkeit muss etwa 7,6 km/s betragen. Der Luftwiderstand ist dort sehr gering, sodass er nicht viel Treibstoff benötigt und hauptsächlich die Trägheit nutzt, um seine Umlaufbahn aufrechtzuerhalten.

Wenn Sie aus dieser Höhe springen, werden Sie auf jeden Fall sterben, selbst wenn Sie einen Raumanzug tragen. Da in dieser Höhe fast kein Luftwiderstand herrscht, fliegt der Fallschirmspringer nach dem Absprung aus dem Raumschiff (oder der Raumstation) weiterhin mit der gleichen Geschwindigkeit um die Erde wie das Raumschiff, es sei denn, sein Raumanzug verfügt über genügend Kraft, um sich durch Schubumkehr aktiv abzubremsen.

Natürlich kommt es auch ohne aktive Verzögerung irgendwann zu einer passiven Verzögerung. Dies liegt daran, dass in dieser Höhe noch ein geringer Luftwiderstand herrscht. Es ist wahrscheinlich, dass der Fallschirmspringer nach mehreren Jahren im Erdorbit seine Umlaufbahn allmählich absenkt und schließlich in die Atmosphäre stürzt. Kein Raumanzug hätte das Leben so lange am Leben erhalten können, und so erstickte und verhungerte der unglückliche Fallschirmspringer, bevor sich sein Fallschirm öffnete.

Bevor der Körper die Höhe der Karman-Linie erreicht, ist der Fallschirm völlig nutzlos und der Körper kann nur noch frei fallen und dabei eine Geschwindigkeit von über 7 km/s beibehalten.

Als die atmosphärische Dichte allmählich zunahm, überschritt die Temperatur der Luftreibungsstoßwelle 1500 °C und der unglückliche Fallschirmspringer verbrannte zu Asche, bevor er die Karman-Linie erreichte. Die Geschwindigkeitsüberlastung und die Kälte hatten hier für den toten Fallschirmspringer längst ihre Bedeutung verloren. Daher ist ein sogenanntes Weltraumfallschirmspringen nicht möglich und ein Sprung aus dem realen Weltraum kann nur zum Tod führen.

Natürlich gibt es in Science-Fiction-Werken viele Beschreibungen dieser Art der Raumfahrt. Superman, Iron Man, Bee Man und Ant-Man können das alle. Allerdings dienen diese lediglich der Unterhaltung und haben kaum wissenschaftlichen Inhalt.

Wenn Sie die Möglichkeit hätten, mit einem Fallschirm an den Rand des Weltraums zu springen, würden Sie es versuchen? Willkommen zur Diskussion, danke fürs Lesen.

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