Ein Passagierflugzeug würde non-stop 20 Stunden brauchen. Ein Raumschiff braucht 45 Minuten. Ginge es auch schneller?
Das war eine Frage, die ich mir vor einigen Jahren gestellt habe. Ich gebe zu, sie gehört nicht zu den drängensten Fragen der Menschheit. Aber sie hat eine interessante Antwort.
Warum braucht das Raumschiff 45 Minuten?
So ein Raumschiff fliegt um die Erde. Das heißt, es fliegt ständig in einer Kurve mit einem Radius von etwa 6800km. Also eine verdammt große, verdammt langweilige Kurve. Wenn man mit dem Auto schnell durch eine Kurve fährt, dann merkt man sofort, dass da eine gewisse Fliehkraft nach außen wirkt. Diese Fliehkraft ist um so höher, um so enger die Kurve ist und um so schneller man um die Kurve fährt.
Wenn man nun eine Kurve mit einem Radius von 6800km fliegt, dann muss man schon verdammt schnell sein, um überhaupt etwas von der Fliehkraft mitkriegen zu können. Eines der schnellsten Flugzeuge, mit dem jemals Menschen geflogen sind, war die SR-71. Sie konnte mit einer Geschwindigkeit von etwas mehr als einem Kilometer pro Sekunde fliegen. Ein Flug halb um die Erde würde 20.000 Sekunden, oder 5 Stunden und 30 Minuten dauern.
Wenn man mit dieser Geschwindigkeit um eine Kurve mit einem Radius von 6400km fliegt (das Flugzeug ist etwas tiefer), dann erlebt man eine Fliehkraft von 0,016g. Eine Waage die im Flugzeug vor dem Start noch 100kg angezeigt hat, hätte im Flug mit dieser Geschwindigkeit also 98,4kg angezeigt. Das ist messbar, aber kaum spürbar. Die Geschwindigkeit geht aber mit dem Quadrat der Geschwindigkeit in die Rechnung ein. In einem vier mal so schnellen Flugzeug wäre der Effekt also 16 mal so groß. Und schon würde die Waage im Flug nicht mehr 98,4kg anzeigen, sondern 74,5 kg!
Der Grund, weshalb das Raumschiff in ziemlich genau 45 Minuten halb um die Welt fliegt ist, dass bei dieser Geschwindigkeit die Waage 0kg anzeigt. Es fliegt die riesengroße, unglaublich langweilige Kurve um die Erde genau so schnell, dass die Fliehkraft nach außen genauso groß ist, wie die Schwerkraft, die das Raumschiff zur Erde zieht.
Wenn man mit einem Raumschiff schneller um die Erde fliegen will, dann hat man ein Problem: Man fliegt aus der Kurve. Anstatt um die Erde zu fliegen, fliegt man von der Erde weg, weil die Schwerkraft zu schwach ist, um das Raumschiff noch in der Bahn zu halten. Um trotzdem noch die Kurve zu kratzen, müsste man mit den Triebwerken des Raumschiffs nachhelfen und zwar indem man die Triebwerke nach außen richtet, von der Erde weg. Das geht natürlich nur so lange gut, bis der Treibstoff ausgeht und dabei ist es schon schwierig genug mit dem Treibstoff überhaupt auf die Geschwindigkeit zu kommen!
Mit einem Raumschiff würde es also nicht gehen. Aber mit einem Zug!
Der Zug müsste natürlich in einem Tunnel ohne Luft fahren. Und er müsste Kopfüber an der Decke fahren, denn er fährt so schnell, dass er von der Fliehkraft von der Erde weg an die Tunneldecke gedrückt wird. Wie schnell genau er fahren kann, hängt aber davon ab, was die Passagiere aushalten.
Mit einer Geschwindigkeit von 7,8km/s würde man, wie im Raumschiff, gerade auf Schwerelosigkeit kommen. Mit 11,2km/s würde der Zug an der Decke fahren und es würde sich alles völlig normal anfühlen. Von der merkwürdigen Tatsache abgesehen, dass die Landschaft außerhalb des (hoffentlich durchsichtigen!) Tunnels auf dem Kopf steht und mit unglaublicher Geschwindigkeit vorüber zieht. Mit dieser Geschwindigkeit käme man in einer halben Stunde, 15 Minuten vor dem Raumschiff, am anderen Ende der Welt an.
Bisher war alles noch harmlos. Erst wenn man noch schneller fahren will, wird es wirklich ernst. Wenn man doppelt so schnell fährt, wie ein Raumschiff fliegt, wirkt das 4-fache der Schwerkraft als Fliehtkraft nach außen. Immerhin reduziert die Schwerkraft die Fliehkraft etwas, aber die Passagiere hätten mit dem 3-fachen ihres normalen Körpergewichtes zu kämpfen. Immerhin nur für 22 Minuten und 30 Sekunden. Auf einer 15-Minuten-Fahrt, 3 mal so schnell wie das Raumschiff, entspricht die Fliehkraft dem 9-fachen der Schwerkraft. Der Zug würde also immernoch mit dem 8-fachen der normalen Schwerkraft an die Decke gepresst. Auch wenn die Fahrt nur 15 Minuten dauert, würden diese Tortur wohl nur wenige Passagiere überleben, wenn überhaupt welche.
In diesem Sinne: Kommt man schneller ans andere Ende der Welt als ein Raumschiff? Ja. Aber auch das hat seine Grenzen.
P.S.: Ich weiß schon. Ich habe kein Wort davon geschrieben, wie man den Zug beschleunigt oder abbremst. Natürlich wären die Kräfte dabei viel größer und die Fahrt wäre insgesamt langsamer. Man könnte niemals das andere Ende der Welt in den Zeiten erreichen, die hier in dem Blog stehen. Aber darum ging es nicht. Es ging um Fliehkräfte und darum, warum Raumschiffe nicht schneller um die Erde fliegen können.
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