Schwerelos forschen: Lawinen auf dem Mars

Diese Zentrifuge ist ein Unikat. Sie kann Bedingungen simulieren, die auf dem Mars herrschen. © UDE/Andreas Reichert

SCARLETT trägt kein Kleid, sondern über 200 Meter Kabel: Sie umhüllen eine einzigartige Zentrifuge, die mehr über den Mars herausfinden soll. Das Kürzel SCARLETT steht für „Shadow Cast Angles of Repose in Low gravity Experiment with Thermal creep Thrust“ – ein Projekt der Astrophysik der Universität Duisburg-Essen (UDE), bei dem es um den richtigen Winkel, niedrige Schwerkraft und thermische Effekte geht. In der simulierten Schwerelosigkeit wird die Zentrifuge derzeit bei Parabelflügen eben diese Bedingungen in über 8.000 Metern Höhe herstellen.

Unser roter Nachbarplanet fasziniert die Menschheit seit langem, ist er doch der Erde am ähnlichsten und seine Oberfläche durch ein Teleskop gut sichtbar. Raumsonden und Lander haben schon einiges erforscht, aber die Details geben Rätsel auf: So rutschen in der warmen Saison regelmäßig riesige Hänge ab, immer an denselben Stellen. Was löst diese Staublawinen aus? Die Forschenden vermuten, dass ein thermischer Gasfluss innerhalb des Bodens die Ursache ist und wollen dies nun im Experiment herausfinden.

Eine Zentrifuge ist dabei das Herzstück: Sie wurde vom fünfköpfigen Team um Prof. Dr. Gerhard Wurm entwickelt und wird gerade in Bordeaux in ein speziell ausgerüstetes Flugzeug eingebaut. Dieses hebt zu insgesamt drei Flügen mit jeweils 30 Parabeln ab (23.-25.5.). „In der Schwerelosigkeit simuliert eine Vakuumkammer die echte Mars-Schwerkraft, die geringer ist als auf der Erde“, erklärt Dr. Jens Teiser, der seit 2004 bei Parabelflügen wissenschaftliche Experimente macht. „Mit dabei haben wir besonderen Sand, der dem auf dem Mars gleicht. Durch Kippen der Vakuumkammer wird die Hangneigung langsam erhöht, bis der Sand ins Rutschen kommt. Halogenlampen erhitzten ihn während des Fluges, um den thermischen Gasfluss zu erzeugen.“

Wie läuft ein Parabelflug ab?

Das Flugzeug geht auf rund 7.500 Meter und fliegt von dort mit vollem Schub – in einem 47-Grad-Winkel – in 20 Sekunden auf etwa 8.700 Meter. In dieser Höhe drosselt der Pilot die Triebwerke, und das Flugzeug fällt frei auf einer parabelförmigen Bahn nach unten. Die Schwerelosigkeit dauert etwa 22 Sekunden, bevor der Pilot abfängt und zur nächsten Parabel ansetzt.

„Die Schwerelosigkeit ist die angenehmste Phase. Davor und danach wirkt doppelte Schwerkraft, das heißt man wird mit dem zweifachen Körpergewicht auf den Flugzeugboden gepresst“, sagt Teiser. Der Physiker hat die 160 Kilogramm schwere Zentrifuge mit entwickelt. Sie kann für weitere Experimente eingesetzt werden – etwa, um die Schwerkraft des Mondes zu simulieren. Doch zunächst sind nach den Flügen, die meist über dem Atlantik stattfinden, tausende Gigabyte Daten auszuwerten. „Wir wollen wissen, was auf dem Mars anders ist als bei uns und dadurch Zusammenhänge besser verstehen“, so Teiser.

Das dreijährige Forschungsvorhaben SCARLETT läuft bis Ende 2023. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert, Projektträger ist das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt.

Hinweis für die Redaktion:
Ein Foto von der Zentrifuge (© Andreas Reichert) stellen wir Ihnen hier zur Verfügung: https://www.uni-due.de/imperia/md/images/pool-ps/downloads/2023-05-17_scarlett_marszentrifuge_c_andreas_reichert.jpg
Bildzeile: Diese Zentrifuge ist ein Unikat. Sie kann Bedingungen simulieren, die auf dem Mars herrschen. © UDE/Andreas Reichert

Weitere Informationen:
Dr. habil. Jens Teiser, Experimentelle Astrophysik, Tel. 0203/37 9-2959, jens.teiser@uni-due.de

Ressort Presse/Redaktion
Stabsstelle des Rektorats
Hochschulmanagement und Kommunikation
Universität Duisburg-Essen
http://www.uni-due.de/de/presse

Video:
Das Video zeigt eine Sequenz, wie sie während einer Parabel stattfinden soll. Die Zentrifuge startet vor Beginn der Parabel. Während im Flugzeug Schwerelosigkeit herrscht, spürt die Sandprobe in der Gondel Mars-Gravitation. Jetzt geht das Licht an und der Sand erwärmt sich. Nach einer kurzen Wartezeit wird die Vakuumkammer gekippt, es kommt zum Abrutschen des Sandes. Mit Ende der Schwerelosigkeit wird die Kammer wieder zurückgestellt und ein neues Experiment kann beginnen.

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