Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Besser schwerelos: Warum IPHT-Wissenschaftler einen Hochleistungslaser fallen lassen

11.12.2007
Es klingt verrückt: Die Wissenschaftler des Institutes für Photonische Technologien (IPHT) lassen den einzigen Prototypen ihres hochkomplexen, 400 kg schweren Lasersystems ADL aus 120 Metern Höhe fallen.

Doch die ungewöhnlichen Experimente dienen einem guten Zweck: Sie liefern wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung schadstoffärmerer Motoren und besserer Kraftstoffe.

Die Physiker um Dr. Wolfgang Paa können in den nur viereinhalb Sekunden freien Falls mit ihrem Speziallaser Messungen machen, die unter keinen anderen Bedingungen möglich sind. Ziel dieser jetzt erstmals im europaweit einmaligen Fallturm des Bremer Zentrums für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) geglückten Experimente ist es, mehr über Zünd- und Verbrennungsvorgänge zu erfahren, wie sie in Motoren oder Gasturbinen ablaufen. "Die Schwerelosigkeit bietet uns dafür entscheidende Vorteile", erläutert Paa. "Flammen im freien Fall haben eine vereinfachte Chemie durch weniger Stofftransport sowie eine einfachere geometrische Form als unter normalen Bedingungen, das erleichtert uns die Messungen und die Bewertung der Ergebnisse stark".

Herzstück des Systems ist ein am IPHT Jena weiterentwickelter spezieller Scheibenlaser (englisch "Advanced Disk Laser", ADL). Je nach Anforderung kann die Wellenlänge des von ihm ausgesendeten Laserlichtes exakt eingestellt werden. Dadurch kann man viele verschiedene chemische Substanzen untersuchen, die während einer Verbrennung als Zwischenprodukte entstehen und schließlich in die gasförmigen oder festen Endprodukte umgewandelt werden.

... mehr zu:
»ADL »IPHT »Lasersystem »Schwerelosigkeit

Ein solches Lasersystem ist an sich schon eine technische Meisterleistung. Doch die besondere Herausforderung an die Wissenschaftler des IPHT bestand darin, den ADL für den Einsatz in der Schwerelosigkeit tauglich zu machen. "Unser ursprüngliches System nahm im Labor drei Quadratmeter ein und arbeitete nur auf speziellen schwingungsgedämpften Tischen - so etwas kann und will man natürlich nicht fallenlassen", berichtet Wolfgang Paa. Gemeinsam mit Kollegen vom Institut für Strahlenwerkzeuge der Universität Stuttgart und dem ZARM in Bremen arbeiteten die Mitarbeiter der Abteilung Laserdiagnostik am IPHT finanziell unterstützt von der Deutschen Raumfahrt-Agentur DLR deshalb drei Jahre lang darauf hin, den Laser fit für den Fallturm zu machen.

Die Forscher mussten das System so verkleinern, dass alle Bauelemente auf drei Ebenen mit einem Durchmesser von jeweils 70 Zentimetern angeordnet werden konnten. "Neben der geringen Größe mussten wir auch ein geringes Gewicht und einen minimalen Energieverbrauch gewährleisten, damit das Gerät im Fallen mit Batterien arbeiten kann", erläutert Paa, "und bei alledem musste eine größtmögliche Schockfestigkeit erreicht werden." Anfang 2005 erfolgte dann der erste Abwurf des Lasersystems. Dabei erfuhr der Laser fast völlige Schwerelosigkeit, die Gravitation im Fallturm beträgt nur wenige Millionstel der normalen Erdanziehungskraft.

Der ADL überstand den Fall aus 120 Metern und die Belastung mit dem 35fachen des Eigengewichtes gut und landete mit der hohen Endgeschwindigkeit von 167 km/h sicher in einem acht Meter hohen Behälter mit stecknadelkopfgroßen Styroporkugeln. "Es war schon ein großer Erfolg, dass die Funktionen unseres Lasersystems vom Übergang zur Schwerelosigkeit und der Abbremsung unbeeinflusst blieben", erinnert sich Physiker Paa, "doch bis zu den ersten erfolgreichen Experimenten an Flammen vergingen noch einmal gut zweieinhalb Jahre."

Der für die Fallturmexperimente entwickelte ADL soll sich nun auch in anderen Zusammenhängen bewähren: Er bietet ganz neue Möglichkeiten für die Untersuchung von Verbrennungsprozessen innerhalb von Motoren oder die Prozessoptimierung in Gasturbinenbrennkammern. Denkbar ist auch, dass das System im Weltall zum Einsatz kommt, zum Beispiel in der Internationalen Raumstation ISS.

Ihr Ansprechpartner:
Dr. Wolfgang Paa
Abteilung Laserdiagnostik
Telefon +49 (0) 3641/ 206-411
Telefax +49 (0) 3641/ 206-499
wolfgang.paa@ipht-jena.de

Susanne Liedtke | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipht-jena.de
http://www.zarm.uni-bremen.de

Weitere Berichte zu: ADL IPHT Lasersystem Schwerelosigkeit

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit
26.06.2017 | Universität Bremen

nachricht NAWI Graz-Forschende vermessen Lichtfelder erstmals in 3D
26.06.2017 | Technische Universität Graz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie