Wir alle befinden uns meist unser ganzes Leben auf dem größten Magneten: der Erde. Es ist unser Planet selbst. Sein Magnetfeld gibt auch heute die Himmelsrichtung auf einem Kompass an. Und seine Anziehungskraft verhindert, dass wir einfach davonschweben. Obwohl wahrscheinlich jeder von uns mal davon träumt, vom Boden abzuheben. Auch dafür sind Magnete eine Lösung!
„Wer schweben will, muss der Schwerkraft der Erde eine andere Kraft entgegensetzen. Bei einem Flugzeug passiert das, indem die Tragfläche durch die Luft gezogen wird. Bei einem Magneten funktioniert es, weil sich Magnete abstoßen können“, sagt Physik-Professor Ralph Claessen von der Universität Würzburg. Ein Beispiel dafür, wie sich Menschen heute schon schwebend fortbewegen, ist eine Magnetschwebebahn.
Magnetschwebebahn fährt seit vielen Jahren in Japan
So ein schwebender Zug wird durch einen sogenannten Supraleiter zum Schweben gebracht. Dieser Leiter befindet sich unter der Bahn und wird von einem Magneten abgestoßen. Diese Leiter funktionieren aber nur bei sehr kalten Temperaturen. -200 Grad Celsius muss so ein Supraleiter kalt sein, also sehr viel kälter als Eis. Um also Magnetschwebebahnen wie den Transrapid einzusetzen, braucht es viel Aufwand. Das hat man in den 1990er Jahren in Deutschland versucht, doch die Projekte scheiterten.
„Es ist sehr aufwendig, so einen Zug und seine Zugstrecke zu betreiben. Für den Motor braucht es eine Menge Strom. Sehr viel mehr als in der normalen Bahn. Da ist schon die Frage, wie man so viel Strom in einen Zug bekommt“, weiß der Experimentalphysiker Claessen aus Würzburg. Der einzige Transrapid, der regelmäßig fährt, befindet sich in Japan. Eine kleine Version davon wird im September 2021 bei „Highlight der Physik“ auf dem Würzburger Marktplatz zu sehen sein – den Minizug baut Ralph Claessen selbst.
Hyperloop statt Magnetschwebebahn: Menschen können geschützt im Vakuum durch lange Tunnel reisen
Eine andere Idee, wie sich Menschen und Gegenstände schwebend fortbewegen können, hatte Elon Musk. Den Unternehmer aus den USA kennen viele, weil er unter anderem PayPal, Tesla und das Raumfahrtunternehmen SpaceX mitbegründet hat.
Seine kühne Idee: Er möchte über sehr lange und breite Rohre, in denen es keine Luft gibt, Menschen und Waren transportieren. Wie soll das ganz ohne Luft gehen? In diesen Tunneln gibt es Container, in die beispielsweise unsere Pakete, die wir online bestellen, gesteckt werden. Auch wir könnten in diese Gefährte einsteigen, da diese im Gegensatz mit Luft gefüllt sind. Die Container hingegen schweben in der luftleeren Röhre, im sogenannten Vakuum. Dafür muss die Röhre dicht sein und immer luftleer. „Dafür braucht man ganz schön viele Pumpen“, sagt Ralph Claessen über die Idee und beginnt zu lachen. Realistisch sei sie aber laut dem Experimentalphysiker: „Das ist so ähnlich wie die gute alte Rohrpost.“
Hyperloop nennt sich das System, mit dem Fahrten in Schallgeschwindigkeit, also mit über 1000 Kilometer pro Stunde (km/h) möglich sein sollen. Auch eine Magnetschwebebahn kann sehr schnell werden. Sie rast mit über 600 Sachen über ihren Schienen.
Warum fahren wir dann heute nicht viel öfter in schwebenden Magnetbahnen oder bewegen uns in Containern durchs Vakuum? Der Würzburger Experimentalphysiker sieht dahinter immer die Frage nach den Vorteilen und des Geldes: „Es gibt ja Züge, die schon sehr schnell fahren können. Manche Schienenzüge können theoretisch bald 400 bis 500 km/h fahren.“ Schon jetzt erreichen ICE-Züge Geschwindigkeiten von über 300. Da sei die Magnetschwebebahn nicht so viel schneller, als das sich der Aufwand lohnen würde.
Warum schweben wir Menschen einfach nicht ohne Fahrzeuge oder Magnetschwebebahn?
Theoretisch könnten Menschen auch einfach selbst – ohne ein Fahrzeug – schweben. Das hat der Physiker Andre Geim bei einem Experiment mit einem sehr starken Magneten festgestellt. Er sah, dass Wasser unter bestimmten Bedingungen schweben kann. Und da die meisten Tiere wie wir Menschen aus Wasser bestehen, könnten auch wir schweben. Vorgemacht hat es ein Frosch, der in einem Magnetfeld schwebte und sich dabei hin- und herdrehte. Das große Problem, warum wir nicht täglich schweben, ist also die Stabilität. Und ein fehlendes Netzwerk aus vielen superstarken Magneten.
Denn die Erde als großer Magnet kann das nicht leisten. Das Magnetfeld ist zu schwach. Der Traum vom Schweben bleibt somit erst einmal ein Traum. Außer für Fallschirmspringer, Helikopterpiloten oder eben Transrapidfahrer in Shanghai.
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