Wie die ISS die Erde umkreist

Die Umlaufbahn der ISS in echten Zahlen

Die Internationale Raumstation „fliegt“ nicht im herkömmlichen Sinn: Sie befindet sich im ständigen freien Fall um die Erde und ist dabei so schnell, dass sie nie den Boden erreicht. Um ihre Bahn zu verstehen, braucht man vier Werte: Geschwindigkeit, Flughöhe, Umlaufzeit und Bahnneigung. Sie hängen alle miteinander zusammen und bestimmen genau den Weg, den du auf unserer Echtzeitkarte und auf dem 3D-Globus siehst.

Geschwindigkeit, Flughöhe und Umlaufzeit

Die ISS kreist mit rund 27.600 km/h (17.150 mph) um die Erde – schnell genug, um den Planeten alle 90-93 Minuten einmal komplett zu umrunden. Das ergibt etwa 16 vollständige Umläufe pro Tag: Die Besatzung erlebt alle anderthalb Stunden einen Sonnenaufgang und -untergang, rund 16-mal pro Erdentag.

Ihre mittlere Flughöhe liegt bei etwa 400 km über der Oberfläche, allerdings ist das kein fester Wert: Sie schwankt ganz natürlich zwischen etwa 400 und 420 km, je nachdem, wie lange die letzte Bahnanhebung zurückliegt (mehr dazu weiter unten). In dieser Höhe befindet sich die Station noch in der Exosphäre der Erde, mit Resten von Atmosphäre, die dicht genug sind, um eine minimale, aber ständige Reibung zu erzeugen.

Diese Kombination aus Geschwindigkeit und Höhe ist kein Zufall: Es ist genau die Geschwindigkeit, bei der die Krümmung der Fallbahn der ISS der Krümmung der Erde entspricht. Wäre sie schneller, würde sie sich in eine höhere Bahn entfernen; wäre sie langsamer, würde sie in die dichte Atmosphäre absinken.

Warum ist die Umlaufbahn um 51,6 Grad geneigt?

Die Bahn der ISS verläuft nicht entlang des Äquators, sondern ist um 51,6° gegen ihn geneigt. Dieser Wert ist nicht willkürlich. Die Station wird zu einem großen Teil vom Kosmodrom Baikonur in Kasachstan aus aufgebaut und versorgt, das auf 45,9° nördlicher Breite liegt. Aus Sicherheitsgründen dürfen von dort gestartete Raketen in den ersten Phasen des Aufstiegs kein Staatsgebiet anderer Länder überfliegen. Das erzwingt einen Startazimut, der zu einer Bahnneigung von mindestens 51,6° führt.

Diese Neigung hat eine direkte und gut sichtbare Folge: Sie legt fest, zwischen welchen Breitengraden die Station zu sehen ist. Die ISS überfliegt regelmäßig das Gebiet zwischen 51,6° Nord und 51,6° Süd – einen Streifen, in dem praktisch die gesamte Weltbevölkerung lebt, der aber den äußersten Norden Skandinaviens, Alaska oder die Antarktis ausschließt.

Warum die Flugbahn auf der Karte eine Welle bildet

Wenn du schon einmal auf die 2D-Karte dieser Website geschaut hast, ist dir sicher aufgefallen, dass die Route der ISS weder eine gerade Linie noch eine einfache Kurve ist: Sie sieht aus wie eine Sinuswelle, die zwischen 51,6° Nord und Süd auf- und absteigt, während sie nach Osten wandert.

Die Erklärung liegt im Zusammenspiel zweier unabhängiger Bewegungen. Die Bahnebene der ISS bleibt gegenüber den Sternen praktisch fest, während die Station darin kreist; gleichzeitig dreht sich die Erde darunter in ihrem eigenen Tempo (etwa 1.670 km/h am Äquator). Projiziert man diese feste Bahn auf eine flache Karte einer sich drehenden Oberfläche, erscheint jeder Überflug gegenüber dem vorherigen nach Westen verschoben. Zeichnet man mehrere Umläufe hintereinander, ergibt sich genau dieses Wellenmuster: der „Ground Track“, also die Bodenspur der ISS.

Auf unserem 3D-Globus ist dieser Effekt noch besser zu erkennen, denn dort siehst du die feste Bahnebene im All, während sich der Planet in Echtzeit darunter dreht.

Was ist eine Bahnanhebung und warum ist sie nötig?

Auch wenn die Luft in 400 km Höhe extrem dünn ist, herrscht dort kein perfektes Vakuum. Diese Restatmosphäre erzeugt eine minimale, aber ständige Reibung an der Struktur der ISS, die wie eine sanfte, kontinuierliche Bremse wirkt. Deshalb verliert die Station nach und nach an Höhe: zwischen einigen hundert Metern und zwei Kilometern pro Monat, je nach Sonnenaktivität (ist die Sonne aktiver, dehnt sich die obere Atmosphäre aus und die Bremswirkung nimmt zu).

Um das auszugleichen, wird regelmäßig eine Bahnanhebung (Reboost) durchgeführt: Die Triebwerke eines angedockten Raumschiffs (eines russischen Progress, eines Cygnus oder die Triebwerke des Moduls Swesda selbst) zünden für mehrere Minuten, um die Bahn wieder auf die Zielhöhe anzuheben. Diese Manöver dienen bei Bedarf auch dazu, Weltraumschrott auszuweichen, und erklären, warum sich die genaue Höhe der ISS von Woche zu Woche leicht ändert.

Häufige Fragen

Warum fällt die ISS nicht herunter?

Streng physikalisch gesehen fällt sie tatsächlich: Sie befindet sich im ständigen freien Fall. Aber ihre horizontale Geschwindigkeit von 27.600 km/h ist so hoch, dass die Kurve ihres Falls der Krümmung der Erdoberfläche entspricht, sodass sie dem Boden nie näherkommt. Genau das bedeutet es, im Orbit zu sein.

Warum sieht die Flugbahn auf der Karte wie eine Welle aus?

Weil die Bahnebene im Raum fest bleibt, während sich die Erde darunter dreht. Jeder Umlauf wird gegenüber dem vorherigen nach Westen verschoben projiziert, und verbindet man mehrere Umläufe auf einer flachen Karte, entsteht optisch eine Sinuskurve.

Ist die Umlaufbahn immer genau gleich?

Nein. Die Flughöhe ändert sich durch die Reibung der Restatmosphäre auf natürliche Weise und wird regelmäßig durch Bahnanhebungen mit angedockten Raumschiffen korrigiert. Die Bahnneigung von 51,6° bleibt dagegen stabil.

Wie schnell ist sie im Vergleich zu einem Flugzeug?

Mit 27.600 km/h ist die ISS mehr als 30-mal schneller als ein Verkehrsflugzeug im Reiseflug (etwa 900 km/h). Bei diesem Tempo legt sie die Strecke eines kompletten Marathons in weniger als 5 Sekunden zurück.