Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Plasma-Experiment feiert Jubiläum an Bord der ISS

27.01.2010
Am 27. Januar 2010 beginnt zum 25. Mal eine Serie von Experimenten zu Komplexen Plasmen an Bord der internationalen Raumstation ISS. Physiker am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching untersuchen damit grundlegende Prozesse, die ein besseres Verständnis der Vorgänge in Flüssigkeiten und Festkörpern erlauben.

Drei Aggregatszustände der Materie sind jedem bekannt: fest, flüssig oder gasförmig. In unserem Universum dominiert mit 99 Prozent aber ein vierter Zustand: das Plasma. Dieser bildet sich, wenn Gas so stark erhitzt wird, dass sich seine Moleküle in Ionen und freie Elektronen aufspalten.


Abbildung 1: Kosmonaut Oleg Kotov mit dem PK-3 Plus-Labor in MIM-2, dem neuen russischen Docking- und Forschungsmodul, nach dem Aufbau der Experimentapparatur (vorne, in schwarzer Tonne) und des Kontroll-Computers (hinter dem Kosmonauten). (Bild: mit freundlicher Genehmigung von RKK-Energia).


Abbildung 2: Phasentrennung (Tropfenbildung) in einem binären Komplexen Plasma auf der ISS.

Man könnte deshalb denken, dass ein Plasma besonders ungeordnet ist. Forscher am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) haben aber herausgefunden, dass sogenannte „Komplexe“ Plasmen unter besonderen Bedingungen flüssig werden können oder sogar kristallisieren. In diesem Zustand ermöglichen sie ganz neue Einblicke in die Physik von Flüssigkeiten oder Festkörpern. Die Plasmaphysiker können so beispielsweise das Schmelzen und Erstarren (die Kristallisation), die Gitter-Defektbewegung in Kristallen, oder Flüssigkeitseffekte auf der Basis einzelner Atome beobachten.

Komplexe Plasmen bestehen aus winzigen Teilchen (etwa ein Tausendstel Millimeter groß), die sich in einem Plasma befinden und hoch negativ aufgeladen werden. Durch die starke Wechselwirkung zwischen den Teilchen können sich diese in regulären Strukturen, sowohl flüssig als auch fest, anordnen. Da das Schwerefeld der Erde auf diese Vorgänge störend wirkt, werden die Experimente dazu im Weltall durchgeführt.

Die Erforschung Komplexer Plasmen mit dem Labor PKE-Nefedov war 2001das erste naturwissenschaftliche Projekt auf der Internationalen Raumstation ISS und in der Anfangsphase auch das erfolgreichste. Mittlerweile ist das Nachfolgelabor PK-3 Plus bereits seit vier Jahren in Betrieb und liefert wie schon sein Vorgänger einzigartige Ergebnisse. Die jetzt vom 27. bis 29. Januar durchgeführte Serie von neuen Experimenten ist die 25. Mission zur komplexen Plasmaforschung unter Schwerelosigkeit. Mit diesem Experiment wird PK-3 Plus außerdem permanent im neuen ISS-Modul MIM-2 installiert und als dessen erstes wissenschaftliches Experiment betrieben.

Eines der Experimente im PK-3 Plus-Labor beschäftigt sich mit „binären“ Komplexen Plasmen: Bringt man zwei Teilchenarten unterschiedlicher Größe in ein homogenes Hintergrundplasma ein, so sollte man erwarten, dass sich durch die abstoßenden Kräfte beide gut durchmischen. In den bisher auf der ISS unter Schwerelosigkeit durchgeführten Experimenten zeigen die Teilchenwolken allerdings eine klare Phasentrennung der beiden Teilchenarten (siehe Abb. 2).

„Dieses Phänomen ist aus den unterschiedlichsten Systemen, wie beispielsweise molekularen Flüssigkeiten oder kolloidalen Suspensionen gut bekannt und wird seit langem untersucht“, sagt Hubertus Thomas, Wissenschaftler am MPE und Koordinator des PK-3 Plus Experiments. „In komplexen Plasmen kann dies aber erstmalig durch die Bewegung einzelner Partikel untersucht werden, und wir erhoffen uns mit den jetzt gestarteten Experimenten neue Einblicke in die Physik der Phasentrennung.“

Die Erforschung komplexer Plasmen ist somit eine interdisziplinäre, auf grundlegende physikalische Fragestellungen ausgerichtete Forschung. Wie so oft stellt diese allerdings wichtige Weichen für die angewandte Forschung: Die Erkenntnisse und Erfahrungen der Plasma-Experimente im Labor und auf der ISS führten zu einem ganz neuen Zweig in der Medizin, der sogenannten Plasmamedizin. Hier wird derzeit in einer klinischen Studie untersucht, wie Plasmen zur kontaktfreien Sterilisierung von Wunden, zur Desinfizierung von Händen im Klinikbereich oder zur Behandlung von Parodontose eingesetzt werden können.

Danksagung

Die jahrelange, kontinuierliche Forschung an Bord der ISS ist nur möglich durch die bilateralen Übereinkünfte mit Russland. Das MPE-Partnerinstitut in Moskau, das „Joint Institute for High Temperatures“ der Russischen Akademie der Wissenschaften, ist maßgeblich an diesem Erfolg beteiligt, indem es die notwendigen Ressourcen und Logistik von russischer Seite zur Durchführung der komplexen Plasmaforschung auf der ISS sicherstellt. Der deutsche Beitrag, gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt e. V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie, bestand im Bau und Test eines weltraumtauglichen Labors für die Plasmakristall (PK)-Forschung.

Plasmamedizin-Forschungsgruppe am MPE:
http://www.mpe.mpg.de/theory/plasma-med/index.html
Dr. Hubertus Thomas
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik Tel.: +49 89 30000-3838
E-Mail: thomas@mpe.mpg.de
Dr. Hannelore Hämmerle
Pressesprecherin
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
Tel.: +49 89 30000-3980
E-Mail: hanneh@mpe.mpg.de

Dr. Hannelore Hämmerle | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpe.mpg.de/Highlights/PR20100127/text-d.html
http://jiht.ru/
http://suzymchale.com/ruspace/mim2.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie
23.05.2018 | Universität Wien

nachricht Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien
23.05.2018 | Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam

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: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Was einen guten Katalysator ausmacht

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Superkondensatoren aus Holzbestandteilen

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Schaltschrank-Plattform für die Energiewelt

24.05.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics