Überleben im Vakuum: Die nackte Wahrheit

In Hollywood-Filmen sieht man oft, wie Menschen im Vakuum des Alls sofort explodieren oder schockgefrieren. Die Realität ist weniger theatralisch, aber dennoch faszinierend. Der Weltraum ist ein nahezu perfektes Vakuum ohne atmosphärischen Druck. Dennoch würdest du nicht wie ein Luftballon zerplatzen.

Die menschliche Haut ist bemerkenswert robust und elastisch. Sie fungiert als natürlicher Druckanzug, der stark genug ist, um deine inneren Organe zusammenzuhalten und deinen Körper intakt zu bewahren. Dein Körper würde zwar leicht anschwellen, da sich Gase im Inneren ausdehnen, aber deine Haut hält alles sicher an seinem Platz.

Auch das Einfrieren ist keine sofortige Bedrohung. Obwohl der tiefe Weltraum extrem kalt sein kann, ist ein Vakuum ein hervorragender Isolator. Da es keine Luft gibt, die Wärme von deinem Körper wegleitet, würdest du Wärme nur sehr langsam über reine Wärmestrahlung verlieren. Die eigentliche Gefahr ist nicht die Kälte, sondern der fehlende Druck auf deine Körperflüssigkeiten.

Um die Biologie im All zu verstehen, müssen wir betrachten, wie der Luftdruck den Siedepunkt von Flüssigkeiten beeinflusst. Auf Meereshöhe siedet Wasser bei 100 °C. Je höher man jedoch steigt, desto geringer wird der Druck – und damit sinkt auch die Temperatur, die Wasser zum Kochen benötigt.

Im Jahr 1947 entdeckte der Militärarzt Harry George Armstrong eine kritische Grenze für das menschliche Überleben. In etwa 19 Kilometern Höhe sinkt der Luftdruck auf nur noch 6,3 Kilopascal. Diese unsichtbare Grenze wird heute als Armstrong-Linie oder Armstrong-Grenze bezeichnet.

Warum ist dieser Punkt so wichtig? Bei 6,3 Kilopascal sinkt der Siedepunkt von Wasser auf 37 °C – exakt die normale Körpertemperatur des Menschen. Oberhalb dieser Grenze verhält sich die Umgebung wie das Vakuum des Alls. Ohne Druckanzug würde das Wasser in deinem Körper allein durch deine eigene Körperwärme zu sieden beginnen.

Ein verbreiteter Mythos besagt, dass dein Blut im Weltraum sofort kocht. Dank der Armstrong-Linie wissen wir, dass Wasser im Vakuum bei Körpertemperatur sieden kann. Dein Blutkreislauf ist jedoch ein geschlossenes System, in dem das Blut unter eigenem Druck steht.

Dein Herz pumpt Blut durch elastische Gefäße und hält es so unter konstantem Druck. Dieser interne Blutdruck ist hoch genug, um das Blut flüssig zu halten, selbst wenn der Außendruck bei Null liegt. Ganz anders sieht es jedoch bei freiliegenden Körperflüssigkeiten aus.

Die Feuchtigkeit auf deinen Augen, der Flüssigkeitsfilm in der Lunge und der Speichel im Mund sind dem Vakuum direkt ausgesetzt. Ohne Helm würden diese Flüssigkeiten sofort zu Gas verdampfen. Dieses lokale Sieden von Körperflüssigkeiten aufgrund von extrem niedrigem Umgebungsdruck nennt man Ebullismus. Er verursacht Gewebeschwellungen, bringt aber nicht dein Blut in den Adern zum Kochen.

Wir wissen nicht nur aus der Theorie, was im Vakuum passiert. Im Dezember 1966 testete die NASA in Houston Raumanzüge in einer riesigen Vakuumkammer. Der Techniker Jim LeBlanc befand sich in einem voll unter Druck stehenden Anzug in der Kammer, als ein folgenschwerer Fehler geschah.

Während des Tests löste sich plötzlich der Schlauch der Druckversorgung. Innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde war LeBlanc einem Beinahe-Vakuum ausgesetzt. Er verlor nach etwa 14 Sekunden das Bewusstsein, da sein Gehirn keinen Sauerstoff mehr erhielt.

Dank der schnellen Reaktion der Bodencrew wurde die Kammer sofort wieder unter Druck gesetzt. LeBlanc erlangte innerhalb weniger Minuten das Bewusstsein zurück und blieb unverletzt. Seine letzte Erinnerung vor der Ohnmacht war bizarr: Er spürte, wie der Speichel auf seiner Zunge zu sieden begann. Diese Geschichte lieferte wichtige Daten über die Belastbarkeit des Menschen.

Wenn weder Einfrieren noch Explodieren die größte Gefahr sind, was tötet einen dann im All? Die unmittelbarste Bedrohung im Vakuum ist der extreme Sauerstoffmangel, medizinisch als Hypoxie bezeichnet.

Bei plötzlicher Vakuum-Exposition ist der Druckunterschied zwischen deiner Lunge und der Umgebung extrem. Selbst wenn du versuchst, die Luft anzuhalten, entweicht sie gewaltsam. Da es keinen Sauerstoff zum Atmen gibt, kehrt sich der Atmungsprozess in deiner Lunge fatalerweise um.

Anstatt dem Blut Sauerstoff zuzuführen, entzieht das Vakuum dem Blut aktiv den vorhandenen Sauerstoff. Dieses sauerstoffarme Blut erreicht das Gehirn nach etwa 10 bis 15 Sekunden. Sobald das Gehirn unterversorgt ist, tritt die Ohnmacht ein. Ohne schnelle Rettung in eine sauerstoffreiche Umgebung führen Hirnschäden nach 60 bis 90 Sekunden unweigerlich zum Tod.

Um außerhalb eines Raumschiffs zu überleben, nutzen Astronauten die Extravehicular Mobility Unit (EMU). Die EMU ist weit mehr als eine Uniform; sie ist ein tragbares, menschenförmiges Raumfahrzeug, das alle lebensnotwendigen Systeme bereitstellt.

Die wichtigste Funktion ist die Aufrechterhaltung eines konstanten Innendrucks von etwa 29,6 Kilopascal (4,3 psi). Das ist deutlich weniger als der Druck auf der Erde, aber die Atmosphäre im Anzug besteht zu 100 % aus reinem Sauerstoff. Diese Entscheidung sorgt für genug Sauerstoffzufuhr, hält den Anzug aber flexibel genug für Arbeiten.

Zusätzlich besteht die EMU aus vielen Schutzschichten. Ein spezielles Untergewand mit Flüssigkeitskühlung reguliert die Körpertemperatur, während die Außenschichten aus Kevlar und Nomex vor extremer Hitze, Kälte und winzigen, pfeilschnellen Mikrometeoriten schützen.

Stell dir vor, dein Raumschiff erleidet ein Leck und du wirst dem Vakuum ausgesetzt. Dein erster Instinkt wäre vermutlich, tief einzuatmen und die Luft anzuhalten. In der Realität wäre genau das ein tödlicher Fehler.

Wegen des fehlenden Außendrucks im All dehnen sich Gase in deinem Körper explosionsartig aus. Wenn du die Luft anhältst, dehnt sich die Luft in deiner Lunge mit einer solchen Wucht aus, dass das empfindliche Gewebe reißt. Dieses Barotrauma drückt Luftblasen direkt in deine Blutbahn, was sofort zum Tod führen kann.

Die korrekte, wenn auch völlig kontraintuitive Strategie bei plötzlichem Druckabfall ist: Vollständig ausatmen. Nur so verhinderst du das Zerreißen der Lunge. Du verlierst zwar nach 15 Sekunden das Bewusstsein, aber deine Überlebenschancen bei einer schnellen Rettung innerhalb einer Minute steigen dadurch massiv an.