Kreisbahnen & Satelliten

Dein Navi kennt deinen Standort, die Wetter-App zeigt Wolkenbilder aus dem All, und abends siehst du manchmal einen hellen Punkt lautlos über den Himmel ziehen. Hinter all dem stecken Satelliten, und hinter Satelliten steckt eine überraschend einfache Idee: ein Fall, der nie am Boden ankommt.

Newtons Gedankenexperiment

Stell dir eine Kanone auf einem sehr hohen Berg vor. Schießt du die Kugel langsam ab, fällt sie in der Nähe zu Boden. Schießt du schneller, fliegt sie weiter, bevor sie landet. Und wenn sie schnell genug ist, passiert etwas Verblüffendes: Die Erde ist eine Kugel, also krümmt sich der Boden unter der Kugel weg, genauso schnell, wie sie fällt. Die Kugel fällt und fällt, kommt aber nie unten an. Genau das ist eine Umlaufbahn. Ein Satellit ist nichts anderes als ein Wurf, der die Erde Runde um Runde verfehlt.

Schwerkraft als Zentralkraft

Damit etwas im Kreis fliegt, braucht es eine Kraft, die es ständig zur Mitte zieht. Beim Hammerwerfen ist das der Draht in der Hand des Werfers. Beim Satelliten übernimmt die Schwerkraft diese Rolle: Sie zieht ihn immerzu Richtung Erdmittelpunkt und biegt seine Bahn so zu einem Kreis. Lässt der Werfer los, fliegt der Hammer geradeaus davon. Würde die Schwerkraft plötzlich verschwinden, täte der Satellit dasselbe. Unser Mond macht seit über vier Milliarden Jahren nichts anderes: Er ist ein natürlicher Satellit, der ununterbrochen um die Erde fällt.

Warum wirken Astronauten schwerelos?

Viele denken, auf der Raumstation gäbe es keine Schwerkraft. Falsch: In 400 km Höhe ist die Schwerkraft noch fast 90 Prozent so stark wie am Boden. Die Astronauten schweben aus einem anderen Grund: Sie fallen, zusammen mit der ganzen Station, ununterbrochen um die Erde herum. Wer fällt, spürt sein eigenes Gewicht nicht, das kennst du vom Kribbeln im Bauch, wenn ein Fahrstuhl nach unten losfährt oder eine Achterbahn abtaucht. Ganz ungestört ist dieser Fall allerdings nicht: Dort oben bremsen die letzten Reste der Atmosphäre die Station, deshalb geben ihre Triebwerke ein paar Mal im Jahr kurz Schub nach vorn und heben die Bahn wieder an. Schwerelosigkeit ist also Dauerfall, nicht fehlende Schwerkraft.

Satelliten im Alltag

GPS-Satelliten kreisen in etwa 20.000 km Höhe und senden ständig ihre Position und die genaue Uhrzeit. Dein Handy vergleicht die Signale von mindestens vier Satelliten und rechnet daraus aus, wo du bist. Wettersatelliten fotografieren Wolken und Stürme von oben, manche hängen scheinbar fest über einem Punkt der Erde, weil sie in rund 36.000 km Höhe über dem Äquator genau einen Tag für eine Runde brauchen und sich so mit der Erde mitdrehen.