Extrem schnell

Wie reagiert der Körper in Extremsituationen, wo sind seine Grenzen? Welchen Kräften muss ein Formel-1 Fahrer trotzen? Und wie können wir unser Körperwissen im Alltag nutzen? Der Galileo-Moderator Stefan Gödde hat Menschen getroffen, die mit einem Atemzug 214 Meter unter die Meeresoberfläche gelangen – und erklärt, wie man mit einer Lunge überlebt, die auf die Größe einer Orange geschrumpft ist und was Geschwindigkeit mit uns macht. Er lässt sich vom legendären “Eismann” Wim Hof beibringen, wie man extremer Kälte trotzt. Ausschnitt aus “Extrem”, über Geschwindigkeit.

„Arriba! Arriba! Ándale! Ándale!“, ruft Speedy Gonzales, die schnellste Maus von Mexiko, und Sylvester, der Kater, jagt hinterher. Der Name ist Programm: Die kleine Maus ist flink und wendig. Wenn sie eine scharfe Kurve nimmt, wirbeln weiße Staubwölkchen auf. Ein Standardmittel der ­Comiczeichner, um schnelle Bewegungen sichtbar zu machen. Da Luft eigentlich durchsichtig ist, hat wahrscheinlich noch nie jemand die Luftwirbel gesehen, die entstehen, wenn sich ein Körper mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Gleich hinter Speedy rast – viel weniger wendig – Kater Sylvester um die Kurve. Sein Los ist es, nicht vorhersehen zu können, ob sich die Maus plötzlich nach rechts oder nach links wendet. Bei jeder Biegung gerät sein Körper ins Schleudern: Während Kopf und Rumpf schon halb um die Kurve sind, reißt die Fliehkraft seine Füße zur Seite weg.

In der Comiczeichnung, die von Übertreibungen lebt, sieht das bei hohem Tempo so aus, als würde der Körper des Katers wie ein Kaugummi gedehnt. Wolf Haas, ­Autor schwarz­humoriger Krimis, gibt in seinem Formel-1-Roman Ausgebremst eine ganz ähnliche Beschreibung vom tödlichen Unfall des Rennfahrers Ayrton Senna – und überzeichnet die wirklichen Verhältnisse auf makabre Weise: „Schon wenige Stunden nach dem Rennen verbreitete sich in Imola das Gerücht, daß Sennas Körper sich in der Sekunde des Anpralls wie eine Gummipuppe von hundertsiebzig Zentimetern auf zwei Meter dreißig ausgedehnt habe und wieder zusammengeschnalzt sei.

Obwohl Formel-1-Fahrer „nur“ bewegungslos in ihren Cockpits zu sitzen scheinen, entstehen bei diesem Sport durch die extremen Geschwindigkeiten der Wagen Flieh- und Trägheitskräfte, denen die durchtrainierten Muskeln der Rennfahrerkörper permanent entgegenwirken müssen. Diese Kräfte sind so stark, dass sie einen Durchschnittssportler in die Bewusstlosigkeit befördern würden. Die Piloten, die diesen Belastungen standhalten, sind auf physische Höchstleistungen getrimmt.

Beim Parcours des Grand Prix von Bahrain zum Beispiel rasen schon fünf Sekunden nach dem Start 24 Hightech-Wagen mit 750 PS und 260 km/h auf eine 90-Grad-Kurve zu. Binnen ungefähr zwei Sekunden müssen die Fahrer dann von 260 auf 80 km/h herunterbremsen. Millisekunden entscheiden darüber, wer als Erstes wieder aus der Kurve auftaucht.

Am Körper des Fahrers zerrt dabei neben der Zentripetalkraft durch die Kurvenfahrt noch eine andere senkrecht dazu: die gegen die Bewegungsrichtung wirkende Bremskraft. Bei solchen Beschleunigungen oder „negativen“ Beschleunigungen, also den Bremsvorgängen, ist der Körper einer Belastung ausgesetzt, die als sogenannte g-Kraft in Zahlen angegeben wird: 1 g entspricht der normalen Erdbeschleunigung (9,81 m/s²) und damit zugleich der Empfindung unseres normalen Körpergewichts. Höhere Beschleunigungen, wie bei Kurvenfahrten, Bremsvorgängen, Achterbahnfahrten, Raketen- oder Kampfjetflügen, werden durch die Erdbeschleunigung geteilt. Wenn die Kraft, die auf einen Körper wirkt, doppelt so groß ist, wie das eigene Körper­gewicht, spricht man also von 2 g. Wirkt im Rennwagen eine Kraft von ungefähr 4 g, so ist die Gewichtsbelastung wahnsinnige vier Mal so groß wie das eigene Körper­gewicht.

In einem Artikel der Zeitschrift “Focus” über den Stress der Formel-1-Piloten ist zu lesen, wie Nigel Mansell, der zu Beginn der 90er-Jahre für den Rennstall Williams fuhr, diesen Vorgang erlebte: „Die Augen traten aus den Höhlen, und das Blut schoß in Arme und Beine und verursachte Höllenpein. Obendrein lastete bei der Bremsaktion auf Mansells Kopf, mit Helm an sich nur etwa fünf Kilo schwer, das Vierfache des eigentlichen ­Gewichts – rund 20 Kilogramm.“ Um die Wirkung der 20 Kilo auszugleichen, muss die Halsmuskulatur eigens trainiert werden. Denn in dieser Situation gilt es, im wahrsten Sinne des Wortes, den Kopf nicht zu verlieren. Doch das ist längst nicht alles. In den harten, ungepolsterten Sitzschalen der Rennwagen, die sich im Vergleich zum normalen Pkw nah über dem Boden befinden, werden die Bandscheiben der Fahrer als Stoßdämpfer missbraucht. In den gut 90 Minuten einer Grand-Prix-Renndistanz sind sie unaufhörlich massiven Schlägen ausgesetzt. Außerdem kommt es bei den gefähr­lichen Positionsmanövern zu Pulsfrequenzen von bis zu 220 Schlägen pro Minute.

Ein, nun ja, pikantes Detail plauderte der mehrfache Grand-Prix-Sieger David Coulthard gegenüber einer britischen Boulevardzeitung aus: „Es wirken im Rennauto physische Kräfte auf den Körper. Manche Fahrer machen sich dabei in die Hose, manche nicht. Ich musste es auch einmal in einem Rennen laufen lassen.“ Kein Wunder, dass die Helden, siegreich oder nicht, nach Erreichen des Ziels nahezu besinnungslos von Helfern aus dem Wagen gezogen und bei ihren ersten Schritten gestützt werden müssen.

Eine ähnlich extreme Belastung kennen vielleicht nur Kampfjetpiloten. Darüber konnte ich mich mit Oberst Karsten Stoye, Kommodore des Aufklärungsgeschwaders der Bundeswehr, unterhalten, der bis vor Kurzem noch in Afghanistan stationiert war. Ich fragte ihn: Wie können Sie die Konzentration bewahren? „Indem ich mich auf die Dinge fokussiere, die ich zu tun habe. Außerdem spanne ich alle Muskeln an – Bauch, Beine, Arme – und führe eine sogenannte Pressatmung durch, damit das Blut nicht nach unten sackt. Das wird noch unterstützt durch die sogenannte Anti-g-Hose, die wir Piloten tragen. Sie bläst sich auf und drückt zusätzlich auf die entsprechende Musku­latur und auf die Adern – damit das Blut im Kopf bleibt. Denn die größte Gefahr ist, dass man nichts mehr sehen kann, also einen Blackout bekommt: die Ursache für viele Abstürze.“

Tatsächlich beginnt bei Kräften ab 5 g oder mehr das Blut durch die Beschleunigung in die Beine abzusacken, und irgendwann wird das Gehirn nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt. Wenn das zu lange dauert, kommt es zur Bewusstlosigkeit, die so lange anhält, bis die Blut- und Sauerstoffzufuhr wieder gewährleistet ist. Deshalb meine nächste Frage an den Kommodore: Wenn Sie zum Beispiel bei 6 g nicht „pressen“ würden, was genau würde mit Ihrem Körper passieren?

„Als Erstes würde das Farbsehen ausfallen. Die Zapfen, die im Auge dafür zuständig sind, versagen den Dienst. Dann arbeiten nur noch die Stäbchen und man sieht alles in Schwarzweiß. Das ist der erste Indikator dafür, dass es gefährlich wird. Als Zweites käme der Tunnelblick, der ­einen Verlust des peripheren Sehens bedeutet. Und wenn ich diesen Tunnelblick habe, dann muss ich sofort aus der Kurve gehen – das ist schon höchste Anspannung in dem Moment. Denn auf den Tunnelblick folgt sofort ein Blackout!“

In einer solchen Extremsituation einen kühlen Kopf zu bewahren, ist für uns normale Menschen fast unvorstellbar. Kann man sich mental darauf vorbereiten? „Es ist sehr wichtig, dass man sich vor einem Flug ,geprimed‘ hat. Das heißt: Man muss sich im Vorfeld klar­machen, wie man sich im Notfall verhält, alles durchdacht haben, noch bevor man in ein Flugzeug steigt. Ich sage ­immer: Man muss gedanklich zehn bis 15 Sekunden vor dem Flugzeug sein. Wenn man mit dem Flugzeug fliegt, ist es unter Umständen schon zu spät …“
… und im äußersten Notfall kommt dann der berühmt-berüchtigte Schleudersitz zum Einsatz, der das Leben des Piloten rettet. Gibt es Übungen oder Simulationen, mit ­denen man den Notausstieg trainiert?

„Es gibt zwar eine Schleudersitz-Simulation, mit der kann man allerdings nur das Verfahren einüben. Das bildet also nicht die tatsächliche Schleudersitzautomatik ab – das könnte man auch gar nicht. Denn wenn man aus einem Schleudersitz geschossen wird, dann erlebt man für einen kurzen Augenblick das 21-Fache seiner Gewichtskraft … und das ist gefährlich nah an der Bruchlast der Wirbelsäule. Ein ziemlicher Schlag auf den Körper und eine extreme Belastung für die Bandscheiben. Man ist nach einem Schleudersitz-Ausstieg in der Regel zwei bis drei Zenti­meter kleiner.“

Wir schrumpfen also durch das Schleudern. Haben Sie das schon selbst erlebt?
„Nein, ich nicht. Aber ich kenne Leute, die sich rausgeschossen haben. Sie waren so lange kleiner, bis sich die Bandscheiben wieder regeneriert hatten. Das ist wirklich eine extreme Belastung – deshalb sollte man den Schleudersitz auch nicht üben.“

Zurück zu den g-Kräften, die im Inneren eines Cockpits walten und die Oberst Stoye so eindrücklich beschreibt. Als Passagiere großer Fluglinien können wir ihre Wucht bei Start und Landung allenfalls erahnen, wenn wir mit einem Gewicht in die Sitze gedrückt werden, das mindestens zehn Prozent über unserem Körpergewicht liegt – im Höchstfall, wenn das Flugzeug besonders schnell steigt, kann es sogar das Doppelte des eigenen Gewichts sein. Bei den extremen Beschleunigungs- und Wendemanövern der Tornado-Kampfjets jedoch werden für sehr kurze Zeit Werte von bis zu 8 g erreicht. Übrigens herrschen in der Luft generell andere Maßstäbe als auf dem Boden, weil zum einen der Reibungswiderstand wegfällt, zum anderen weil Flugkörper auf einen geringen Luftwiderstand getrimmt werden. In der Luft sind daher viel größere Geschwindigkeiten möglich: Bei Tornado-Kampfjets liegt das Maximum bei Mach 2,2. Diese Einheit entspricht dem Verhältnis der Fluggeschwindigkeit zur Schallgeschwindigkeit. Die Schallmauer wird bereits bei einem Wert von Mach 1 durchbrochen. Eine Mach-Zahl von 2,2 bedeutet also das mehr als Zweifache der Schallgeschwindigkeit. Letztere wiederum schwankt. Da Schall aus Wellen besteht, die sich durch ein Trägermedium ausbreiten, hängt seine Geschwindigkeit auch von der Dichte dieses Trägermediums ab. Nun ist die Luft in 10.000 Metern Höhe wesentlich dünner als etwa über dem Meeresspiegel – und ­damit verändert sich auch die Geschwindigkeit, mit der sich die Schallwellen ausbreiten können. Bei Temperaturen von − 50 Grad Celsius in 10.000 Metern Höhe beträgt sie etwas über 1000 Kilometer pro Stunde; bei 20 Grad Celsius über dem Meeresspiegel sind es mehr als 1200 Kilometer pro Stunde. Fliegt ein Tornado auf über 10 Kilometern Höhe mit Mach 2,2, ist er demnach gut 2200 km/h schnell.

Viel höher können Tornados nicht fliegen, sie erreichen maximal 11 Kilometer – darin unterscheiden sie sich nicht sehr von den großen Maschinen der Firmen Airbus oder Boeing, die ihre Langstreckenflüge auf einer Höhe von zehn bis 15 Kilometern absolvieren. Wer sich in hochmodernen Flugzeugen oder Rennwagen mit Höchstgeschwindigkeiten bewegt, führt also einen Kampf mit unsichtbaren Zentripetal-, Zentrifugal- und anderen Kräften. Eine extreme sportliche Leistung, die die Piloten an ihre körperlichen Grenzen bringt. Überschreiten sie diese Grenze, lässt das Orientierungsvermögen nach, bis schließlich Bewusstlosigkeit eintritt. Und es ist allein die Physik der Geschwindigkeit, die an diese lebensgefährliche Grenze führt, noch ehe ein Auto in eine Bande rast oder ein Flugzeug abstürzt.

Stefan Göddes Buch “Extrem – Unser Körper am Limit” ist seit 30. Juli 2012 im Buchhandel erhältlich. Preis: 16,90 Euro.

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