Wie funktioniert ein sogenannter „Space Pen“, der auch in der Schwerelosigkeit des Weltraums schreiben kann?

Der „Space Pen“ (offiziell der Fisher Space Pen) ist eine technische Meisterleistung, die entwickelt wurde, um die Einschränkungen herkömmlicher Kugelschreiber in extremen Umgebungen zu überwinden.

Hier ist die Erklärung, wie er physikalisch funktioniert:

1. Die Druckpatrone (Das Hauptgeheimnis)

Ein normaler Kugelschreiber ist auf die Schwerkraft angewiesen. Die Tinte muss nach unten zur Kugel fließen. In der Schwerelosigkeit würde die Tinte einfach irgendwo in der Patrone schweben und die Spitze nicht erreichen.

• Stickstoffgas: Im Inneren der Space-Pen-Patrone befindet sich komprimierter Stickstoff (mit einem Druck von etwa 2,4 bis 3,5 Bar).
• Der Schiebemechanismus: Ein kleiner Metallkolben trennt das Gas von der Tinte. Das unter Druck stehende Gas drückt den Kolben kontinuierlich gegen die Tinte und presst diese somit aktiv gegen die Schreibkugel.
• Resultat: Der Stift schreibt in jeder Lage – über Kopf, seitlich und eben auch in der Schwerelosigkeit.

2. Die spezielle Tinte (Thixotropie)

Normaler Kugelschreibertinte würde unter dem hohen Druck des Stickstoffs einfach auslaufen oder verdampfen. Fisher entwickelte daher eine spezielle thixotrope Tinte.

• Zustandsänderung: In Ruhe ist die Tinte fast fest (wie ein Gel oder weiches Gummi). Sobald sich die Schreibkugel durch das Schreiben bewegt, wird die Tinte durch die Reibung und die Scherkräfte flüssig.
• Vorteil: Sie läuft nicht aus, trocknet nicht aus (die Patrone ist hermetisch versiegelt) und hält laut Hersteller über 100 Jahre.

3. Die Präzisionskugel

Damit die Tinte trotz des hohen Drucks nicht unkontrolliert austritt, muss die Kugel an der Spitze extrem präzise gearbeitet sein.

• Sie besteht aus Wolframkarbid, einem extrem harten Material.
• Die Kugel sitzt in einer Fassung aus rostfreiem Stahl, die so genau gefertigt ist, dass nur die exakte Menge an verflüssigter Tinte abgegeben wird.

Was der Space Pen sonst noch kann

Durch diese Bauweise ist der Stift nicht nur weltraumtauglich, sondern ein echtes „Überlebenswerkzeug“:

• Temperaturen: Er schreibt bei extremer Hitze (bis ca. 120 °C) und eisiger Kälte (bis ca. -35 °C).
• Untergrund: Er schreibt auf fettigem Papier, nassen Oberflächen und sogar unter Wasser.
• Langlebigkeit: Da die Patrone versiegelt ist, verdunstet nichts, was eine extrem lange Lagerfähigkeit garantiert.

Ein kleiner Mythos am Rande

Es hält sich hartnäckig das Gerücht, die NASA hätte Millionen ausgegeben, um den Stift zu entwickeln, während die Russen einfach einen Bleistift benutzten. Das stimmt so nicht ganz:

1. Bleistifte sind im All gefährlich: Abgebrochene Graphitspitzen leiten Strom und können Kurzschlüsse in der empfindlichen Elektronik verursachen. Außerdem ist Holz brennbar.
2. Privatentwicklung: Paul C. Fisher hat den Stift auf eigene Kosten (ca. 1 Million Dollar Eigenkapital) entwickelt und ihn der NASA erst angeboten, als er fertig war. Die NASA kaufte die Stifte dann für einen sehr günstigen Preis pro Stück. Später kauften übrigens auch die Sowjets die Fisher Space Pens für ihre Kosmonauten.