Baumgartner-Sprung war schneller als gedacht

Bei seinem Stratos-Sprung sprang Felix Baumgartner aus 39 Kilometern Höhe ab. Nun fanden Wissenschafter heraus, dass er sogar schneller als angenommen unterwegs war.

Im Oktober 2012 schrieb der Salzburger Extremsportler Felix Baumgartner Geschichte. Als erster Mensch durchbrauch er bei seinem Stratos-Sprung die Schallmauer im freien Fall.

Deutsche Forscher haben nun die Strömungsdynamik des Falls analysiert und berichten im Fachblatt "Plos One", dass Baumgartner trotz seines unregelmäßig geformten Outfits schneller fiel als ein glatter, symmetrischer Körper. Das ist eine Sensation, denn laut bisheriger Strömungslehre sollte ein gleichförmiger glatter Körper eigentlich schneller sein.

Überraschende Beobachtungen

Ulrich Walter, Leiter des Lehrstuhls für Raumfahrttechnik an der Technischen Universität München (TUM), hat als wissenschaftlicher Berater des Stratos-Teams den Sprung live mitverfolgt. Er nutzte die Gelegenheit, um den Fall eines unregelmäßig geformten Objekts zu studieren.

Die Überraschung kam schon kurz nach der Landung, so Walter: "Unsere Berechnungen, die auf der Strömungsdynamik eines glatten Körpers basierten, hatten ergeben, dass Baumgartner eine Sprunghöhe von etwa 37 Kilometern benötigen würde, um die Schallmauer zu durchbrechen, also schneller zu fallen als Mach 1, was etwa 1.200 Stundenkilometern entspricht". Tatsächlich erreichte Baumgartner jedoch weit mehr, nämlich eine Geschwindigkeit von 1,25 Mach.

Luftströmung zu berechnen ist komplex

Die Strömungsdynamik nahe der Schallgrenze zu berechnen ist komplex,denn dabei überlagern sich unterschiedliche physikalische Phänomene. So weicht Luft bei Geschwindigkeiten zwischen 0,7 und 1,3 Mach einem bewegten Objekt nicht mehr elastisch aus, sondern reagiert starr.

Es bilden sich Schockwellen, die zu Turbulenzen führen, und diese absorbieren Energie, was zu einem Anstieg des Luftwiderstands nahe der Schallgeschwindigkeit führt.

Ähnliches Phänomen wie bei einem Golfball

Umgekehrt können bei bestimmten Strömungsverhältnissen Unebenheiten an der Oberfläche den Luftwiderstand verringern - so wie ein Golfball mit seinen kleinen Dellen in der Oberfläche besser fliegt. Dadurch kann auch ein Körper im freien Fall schneller sein, wenn er keine glatte Oberfläche hat.

Laut Walter hat die Untersuchung gezeigt, dass beliebige Dellen, Falten und Unregelmäßigkeiten der Oberfläche im Bereich nahe der Schallgeschwindigkeit den Luftwiderstand deutlich senken. Das könnte einmal auch für Flugzeuge interessant sein, wenn deren Reisegeschwindigkeit weiter steige, so die Forscher. (red)