ISS

Die ISS – Außenposten der Menschheit im All. Bild: DLR (CC-BY 3.0).
Die ISS – Außenposten der Menschheit im All. Bild: DLR (CC-BY 3.0).
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Wie bleibt sie da oben?

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Sie ist groß wie ein Fußballfeld und schnell wie eine Pistolenkugel: Mit 28.000 Kilometern pro Stunde rast die Internationale Raumstation ISS um die Erde. Was muss man physikalisch alles beachten, damit die Station auf ihrer Umlaufbahn bleibt und nicht wieder abstürzt? Wie stellt man sicher, dass die Astronauten an Bord trotz Weltraum-Temperaturen von -160 bis +120 Grad Celsius überleben? Und wieso liegen Weltraum-Bahnhöfe eigentlich immer möglichst nah am Äquator? 

In spannenden Experimenten könnt ihr all das im DLR_School_Lab Göttingen herausfinden!

Mit Schwung ins All

Viele Objekte, die man ins All schießt, benötigen eine stabile Umlaufbahn um die Erde, was eine sehr hohe Geschwindigkeit erfordert. Um die zu erreichen, nutzt man die Erdrotation aus, deren Geschwindigkeit am Äquator am größten ist.  

Den Beweis führt ihr mit Globus, Elektro- und Permanentmagnet – die letzteren sind Startrampe und Rakete! Versetzt den Globus in schnelle Rotation und schaltet den Strom an – was passiert? Genau: Die Magnete stoßen sich schlagartig ab, und die „Rakete“ fliegt los! Findet je nach Breitengrad heraus, wie weit!

Die Umlaufbahn der ISS 

Warum wird die Umlaufbahn der ISS um die Erde als Ellipse und nicht als Kreis dargestellt? Bild: DLR (CC-BY 3.0).
Warum wird die Umlaufbahn der ISS um die Erde als Ellipse und nicht als Kreis dargestellt? Bild: DLR (CC-BY 3.0).

Warum stürzt die ISS eigentlich nicht ab? Um in knapp  400 Kilometer Höhe eine stabile Bahn zu haben, muss sie eine Geschwindigkeit von knapp 28.000 Kilometern pro Stunde halten. Nur so wirkt die Fliehkraft der Schwerkraft entgegen – beide halten sich die Waage.

Überprüft das im Experiment: Ein kleines Luftkissen-Fahrzeug ist auf einer Tischplatte mit Loch in der Mitte über eine Umlenkrolle mit einem Gewicht verbunden. Ist das Luftkissen-Fahrzeug (die ISS) in Ruhe, wird es vom Gewicht zur Mitte gezogen – die ISS stürzt ab. Schwebt es aber mit einer bestimmten Geschwindigkeit um das Zentrum, so beschreibt es eine stabile Kreisbahn – voilà! Je weiter außen sich das Luftkissen-Fahrzeug bewegt, umso langsamer kann es sein, ohne abzustürzen. Messt die Auswirkungen verschiedener Bahnradien auf die Geschwindigkeit!

Heiß und kalt

Dreht sich die Erde? Messt es mit dem Foucault´schen Pendel! Bild: DLR
Dreht sich die Erde? Messt es mit dem Foucault´schen Pendel! Bild: DLR

Zusätzlich hat die ISS mit extremen Temperaturschwankungen zu kämpfen. Auf ihrer der Sonne zugewandten Seite heizt sich die Station bis zu +120 Grad Celsius auf, während auf der Schattenseite gleichzeitig bis zu -160 Grad minus herrschen. Das wäre ziemlich ungemütlich für die Crew. Wie kriegen die Ingenieure dieses Problem in den Griff? Findet es im DLR_School_Lab-Experiment heraus …