Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zwei Erlanger Wissenschaftlerteams forschen in der Schwerelosigkeit

09.02.2009
Wenn am Dienstag, 10. Februar 2009, um 9 Uhr in Bordeaux die 13. Parabelflugkampagne des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt startet, sind gleich zwei Experimente der Universität Erlangen-Nürnberg mit an Bord.

Prof. Dr. Thorsten Pöschel und sein Team untersuchen, wie Schwingungen gemildert werden können, um neue Stoßdämpfer für Satelliten, Flugzeugturbinen oder Antennen zu entwickeln, die einfach aufgebaut, wartungsarm, robust und preiswert sind und in einem breiten Temperaturbereich eingesetzt werden können.

Die Sportwissenschaftler um Prof. Dr. Dr. Matthias Lochmann wollen mehr darüber herausfinden, wie das Bewegungssystem des Menschen unter verschiedenen Schwerkraftbedingungen funktioniert. Die Forscher hoffen, auf Basis der neuen Erkenntnisse, wirksame Trainingsprogramme für Astronauten und Menschen mit Bewegungsstörungen zu entwickeln.

Das größte fliegende Labor der Welt
Genau 22 Sekunden Schwerelosigkeit herrschen im Inneren des Airbus A300 Zero-G, dem größten fliegenden Labor der Welt, wenn es in den Sinkflug geht. In diesen 22 Sekunden können die Wissenschaftler im Flugzeug Experimente bei annähernder Schwerelosigkeit, sogenannter Mikrogravitation, durchführen. Der Airbus startet von Bordeaux in Frankreich und fliegt über dem Atlantik, bei schlechtem Wetter auch über Korsika. Für die Experimente stehen insgesamt vier Flugtage mit etwa 40 Minuten Schwerelosigkeit zur Verfügung. Alles muss also klappen wie am Schnürchen.
Neuartige Stoßdämpfer
Das Experiment von Prof. Dr. Thorsten Pöschel, Leiter des Lehrstuhls für Multiscale Simulation of Particulate Systems, betrifft die Mechanik granularer Stoffe, also großer Mengen winziger Teilchen wie z.B. Sand, Geröll oder auch Müsli. Das Erlanger Team untersucht Glaskügelchen in zylindrischen oder quaderförmigen Körpern. Die Kügelchen schlucken bei Zusammenstößen die Energie von Bewegungen und Vibrationen. Wegen dieser Eigenschaften werden Granulate auch häufig als Verpackungsmittel genutzt oder als Sandsäcke beim Boxtraining verwendet. Für künftige Anwendungen ist denkbar, dass direkt mit Granulat gefüllte Hohlräume bei der Konstruktion von Turbinenflügeln oder Antennen eingebaut werden, die dann Vibrationen und Schwingungen dämpfen und somit zur Funktionalität und Sicherheit der Bauteile entscheidend beitragen.

Bei den Experimenten während der Parabelflüge wollen die Wissenschaftler die Bahnen der Granulatteilchen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera beobachten und untersuchen, wie z.B. Behälterform, Kugelgröße, Füllhöhe, Dicke der Federstahlplatte sich auf die Dämpfung auswirken. Dafür haben sie eine 1,25 mal 2,50 Meter große Bodenplatte mit 16 Schwingern bestückt, die jeweils aus einem Zylinder mit Glaskugeln einer Stahlblattfeder sowie mehreren Detektoren bestehen. Diese Platte wird dann im Airbus auf dem Boden festgeschraubt. Sobald die Phase der Schwerelosigkeit beginnt, wird ein Elektromagnet, der die Federn auf Spannung gehalten hat ausgeschaltet. Durch diesen Impuls beginnt die Konstruktion zu schwingen. Nach 22 Sekunden Schwerelosigkeit bleiben den Forschern dann zwei bis drei Minuten, um ihren Versuchsaufbau neu zu bestücken, bevor dann die nächste der 31 Parabeln pro Flug beginnt.

Die in der Schwerelosigkeit aufgezeichneten Daten liefern erstmals präzise Versuchsergebnisse, für die bisher nur Berechnungen aus Computersimulationen zur Verfügung standen. Auf der Erde sind solche Versuche nicht möglich, weil die Schwerkraft viele der sehr komplexen Effekte überlagert.

Bewegungskoordination in der Schwerelosigkeit
Das zweite Forschungsteam, das am Parabelflug teilnimmt, leitet der Sportbiologe und Bewegungsmediziner Prof. Dr. Dr. Matthias Lochmann. Er und sein Team wollen mehr darüber herausfinden, wie das Bewegungssystem des Menschen unter verschiedenen Schwerkraftbedingungen funktioniert. Die Forscher hoffen auf Basis der neuen Erkenntnisse, wirksame Trainingsprogramme für Astronauten und Menschen mit Bewegungsstörungen zu entwickeln.

Die Anziehungskraft der Erde stellt einen ständigen Trainingsreiz für das Herz-Kreislaufsystem sowie das Muskel- und Knochensystem des Menschen dar. Ohne diesen Trainingsreiz sinkt die Leistungsfähigkeit dieser Systeme innerhalb kürzester Zeit rapide ab. Um diesen negativen Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper entgegenzuwirken, führen Astronauten täglich ein mehrstündiges Ausdauer- und Krafttraining durch - zum Beispiel auf dem Fahrradergometer.

Die Erfahrung zeigt, dass die Menschen in der Schwerelosigkeit sich auf dem Ergometer anders bewegen als auf der Erde. Bei den Astronauten kann es zu einer veränderten Koordination und in der Folge zu Bewegungsstörungen kommen. Wie die veränderten Bewegungen genau aussehen und welchen Einfluss dabei die Schwerelosigkeit auf das Gehirn und die Beinmuskulatur nimmt, untersuchen die Erlanger Wissenschaftler beim Parabelflug. Während der Flüge führen die Teilnehmer des Experiments Tretbewegungen auf einem speziellen Fahrrad durch, das die Kraft des linken und rechten Beines getrennt voneinander auf den Radantrieb überträgt. In dem Parabelflugexperiment werden erstmals drei hochmodernen Untersuchungsmethoden verzahnt. Mit Hilfe von Kameras beobachten die Wissenschaftler die Beinbewegung, zeichnen die Gehirnaktivität per Hirnstrommessungen auf und erfassen die elektrische Aktivität in den Beinmuskeln.

Weitere Informationen für die Medien:
Ute Missel
Pressestelle
Tel.: 09131/85-24036
presse@zuv.uni-erlangen.de

Ute Missel | idw
Weitere Informationen:
http://cms.diodenring.de
http://www.pfm.sport.uni-erlangen.de
http://www.uni-erlangen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille
16.08.2017 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Sternenstaub reist häufiger in Meteoriten mit als gedacht
15.08.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

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: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie