Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

TUD-Studierende experimentieren in der Schwerelosigkeit

22.10.2001



Im Weltraum: Duschen Impossible?


Fünf Maschinenbau-Studenten der TU Darmstadt hatten bei der diesjährigen Student Parabolic Flight Campaign der europäischen Raumfahrtagentur esa die Gelegenheit, ihre Idee für eine Weltraumdusche zu testen.


"Ten seconds ... five ... three seconds ... and pull-up" ertönt es aus den Kabinenlautsprechern, und genau zwanzig Sekunden später mit der Ansage "Injection" beginnt sie dann: Die Phase der Schwerelosigkeit. Ab jetzt stehen den sechzig Experimentatoren, den Darmstädtern und weiteren Studierenden aus den esa-Mitgliedsländern, an Bord des umgebauten Airbus A-300 zero-g der esa ungefähr dreißig Sekunden Schwerelosigkeit zur Verfügung. Nicht viel Zeit, um das völlig unbekannte Gefühl zu erleben und auszukosten, aber genug, um die lange vorbereiteten Experimente durchzuführen.

Sieben Monate vorher startete das Projekt. Das Ziel war die Entwicklung und Durchführung eines Experiments, mit dem die Idee für ein Wirkprinzip einer Weltraumdusche, in der trotz Schwerelosigkeit Wassertropfen beschleunigt werden, getestet werden sollte: Für dieses Problem der Raumfahrt gibt es bis heute keine befriedigende Lösung. Entweder müssen Astronauten in einer Duschkabine die schwebenden Wassertropfen per Hand einfangen, verreiben und danach wieder absaugen, oder es stehen nur Frischetücher und Waschlappen zur Verfügung.

Die fehlende Gewichtskraft, die sonst für eine Beschleunigung der Tropfen in Richtung Erde sorgt, müsste für eine realitätsnahe Dusche durch eine andere Kraftwirkung ersetzt werden. Dazu bot sich ein elektrisches Feld an. Unter Ausnutzung des Dipoleffektes sollten die Wassertropfen durch ein inhomogenes elektrisches Feld beschleunigt werden. Mit einem entsprechendem Experiment sollte die Funktionstüchtigkeit dieses Konzeptes beweisen und das Verhalten von verschiedenen Wassertropfen (ionisiertes und destilliertes Wasser verschiedener Tropfengrößen) studieren.
Nach dem Einreichen einer Experimentbeschreibung begann ein mehrstufiges Auswahlverfahren, bei dem nicht nur die praktische Durchführbarkeit und der wissenschaftliche Nutzen nachgewiesen werden musste. Es waren auch eine Menge Sicherheitsauflagen beim Aufbau des Experimentes zu beachten, und natürlich machten die Vorschriften auch vor den Teammitgliedern nicht halt. So mussten die Darmstädter Studierenden bald feststellen, dass vom ursprünglichen Team aus vier Maschinenbauern nur einer den Flugtauglichkeits-Anforderungen entsprach. Um weiterhin im Rennen zu bleiben, fanden sich sehr schnell drei flugtaugliche Ersatzpersonen, die seitdem in das Projekt integriert sind. Sehr bald stand dann auch fest, dass das "Team Darmstadt" für die Kampagne ausgewählt wurde.
Der Aufbau des Experiments bestand im wesentlichen aus einer großen Metallröhre, in deren Mitte eine Stabelektrode angebracht war. Diese wurde mit einem Hochspannungsgenerator aufgeladen und erzeugte somit in der Röhre ein radiales elektrisches Feld. Durch Kanülen waren die Experimentatoren in der Lage, Wassertropfen in das Feld einzuspritzen. Eine in die Röhre gerichtete Kamera nahm die Flugbahnen der Tropfen zur späteren Auswertung auf. Zusammen mit einem Bedien-Tableau und einer speziellen Entladeschaltung, die die Elektrode im Notfall entladen konnte ohne Funken zu erzeugen, waren diese Bauteile in einer Rack-Struktur montiert.

Pünktlich sechs Stunden nach Fertigstellung des Experimentaufbaus starteten die TUD-Studierenden zu siebt mit einem Kleinbus des Hochschulsportzentrums in Richtung Bordeaux, wo der Airbus A 300 zero-g der Betreiberfirma Novespace stationiert ist. Von dem zehntägigen Aufenthalt waren die ersten drei Tage für die letzten Vorbereitungen und den Einbau des Experimentes in das Flugzeug vorgesehen. Danach stand zunächst die Sicherheitsüberprüfung sämtlicher inzwischen eingebauter Experimente durch Sachverständige des französischen Flugtestzentrums (CEV) auf dem Plan. Dabei zeigten sich noch so manche Sicherheitsmängel an einigen Experimenten. Auch auf das TUD-Experiment wurde schon wegen der vorhandenen Hochspannung ein genauerer Blick geworfen.
Nach dem obligatorischen Safety-Briefing und einem kurzen Einführungsflug mit fünf Parabeln stand dann der erste richtige Parabelflug auf dem Plan. Nach der freiwilligen Medikamenteneinnahme gegen Übelkeit startete der Airbus in Richtung Atlantik, über dem die dreißig Parabeln geflogen werden. Die aus vier Piloten bestehende flight crew versucht dabei eine möglichst exakte mathematische Parabel nachzufliegen, die gleiche Flugbahn, die auch ein geworfener Stein beschreibt.

Tags darauf fand der zweite Experimentalflug statt, der die Ergebnisse vom Vortag bestätigte. Die Studierenden konnten nicht nur die erwartete Flugbahn der Tropfen beobachten, sondern einige zusätzliche, die sie nicht erwartet hatten. So schwenkten viele Tropfen in einen regelrechten Orbit um die Elektrode.

Aufgrund der Vielzahl an Tropfen pro Orbit und der unterschiedlichen Randbedingungen wie Feldstärke, Tropfengröße und Zusammensetzung der Wassertropfen dauert die Untersuchung der digitalisierten Filme noch an. In einem ersten kurzen Überblick für die esa konnten die Studierenden mit einer Bewegungsgleichung, die sie für die Tropfen aufgestellt hatten, sämtliche real auftretenden Flugbahnen numerisch simulieren.

Inzwischen haben die Darmstädter Studierenden von der esa eine Einladung erhalten, ihre bisherigen Ergebnisse bei der übernächsten professionellen Parabelflugkampagne im Frühjahr 2002 zu überprüfen beziehungsweise Folgeexperimente bei der esa durchzuführen. Weitere Informationen sind im Internet unter www.spaceshower.de zu finden.

Bildunterschrift: Darmstädter Studenten nahmen mit ihrem Experiment zu ihrer Konstruktionsidee einer Dusche für die Schwerelosigkeit an Parabelflügen der esa teil. Von links nach rechts: Alexander Herz, Gerald Vetter, Christian Banse, Nils Schweizer, Kim Nadine Seip, Michael Rösch, nicht im Bild: Matthias Wejwoda

Kontakt: Michael Rösch, Tel. 06163/913170, michael_roesch@t-online.de

Diplom-Volkswirtin Sabine Gerbau | idw
Weitere Informationen:
http://www.spaceshower.de

Weitere Berichte zu: Airbus Flugbahn Schwerelosigkeit Tropfen Wassertropfen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Modellierung zeigt optimale Größe für Platin-Katalysatorpartikel Aktivität von Brennstoffzellen-Katalysatoren verdoppelt
03.07.2019 | Technische Universität München

nachricht Autonomes Premiumtaxi sofort oder warten auf den selbstfahrenden Minibus?
14.06.2019 | Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Megakaryozyten als „Türsteher“ und Regulatoren der Zellmigration im Knochenmark

In einer neuen Studie zeigen Wissenschaftler der Universität Würzburg und des Universitätsklinikums Würzburg, dass Megakaryozyten als eine Art „Türsteher“ auftreten und so die Eigenschaften von Knochenmarksnischen und die Dynamik der Zellmigration verändern. Die Studie wurde im Juli im Journal „Haematologica“ veröffentlicht.

Die Hämatopoese ist der Prozess der Bildung von Blutzellen, der überwiegend im Knochenmark auftritt. Das Knochenmark produziert alle Arten von Blutkörperchen:...

Im Focus: Megakaryocytes act as „bouncers“ restraining cell migration in the bone marrow

Scientists at the University Würzburg and University Hospital of Würzburg found that megakaryocytes act as “bouncers” and thus modulate bone marrow niche properties and cell migration dynamics. The study was published in July in the Journal “Haematologica”.

Hematopoiesis is the process of forming blood cells, which occurs predominantly in the bone marrow. The bone marrow produces all types of blood cells: red...

Im Focus: Beschleunigerphysik: Alternatives Material für supraleitende Hochfrequenzkavitäten getestet

Supraleitende Hochfrequenzkavitäten können Elektronenpakete in modernen Synchrotronquellen und Freien Elektronenlasern mit extrem hoher Energie ausstatten. Zurzeit bestehen sie aus reinem Niob. Eine internationale Kooperation hat nun untersucht, welche Vorteile eine Beschichtung mit Niob-Zinn im Vergleich zu reinem Niob bietet.

Zurzeit ist Niob das Material der Wahl, um supraleitende Hochfrequenzkavitäten zu bauen. So werden sie für Projekte wie bERLinPro und BESSY-VSR eingesetzt,...

Im Focus: Künstliche Intelligenz löst Rätsel der Physik der Kondensierten Materie: Was ist die perfekte Quantentheorie?

Für einige Phänomene der Quanten-Vielteilchenphysik gibt es mehrere Theorien. Doch welche Theorie beschreibt ein quantenphysikalisches Phänomen am besten? Ein Team von Forschern der Technischen Universität München (TUM) und der amerikanischen Harvard University nutzt nun erfolgreich künstliche neuronale Netzwerke für die Bildanalyse von Quantensystemen.

Hund oder Katze? Die Unterscheidung ist ein Paradebeispiel für maschinelles Lernen: Künstliche neuronale Netzwerke können darauf trainiert werden Bilder zu...

Im Focus: Artificial neural network resolves puzzles from condensed matter physics: Which is the perfect quantum theory?

For some phenomena in quantum many-body physics several competing theories exist. But which of them describes a quantum phenomenon best? A team of researchers from the Technical University of Munich (TUM) and Harvard University in the United States has now successfully deployed artificial neural networks for image analysis of quantum systems.

Is that a dog or a cat? Such a classification is a prime example of machine learning: artificial neural networks can be trained to analyze images by looking...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auswandern auf Terra-2?

15.07.2019 | Veranstaltungen

Hallo Herz! Wie kommuniziert welches Organ mit dem Herzen?

12.07.2019 | Veranstaltungen

Schwarze Löcher und unser Navi im Kopf: Wissenschaftsshow im Telekom Dome in Bonn

11.07.2019 | Veranstaltungen

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

Versteckte Dynamik in neuronalen Netzwerken entdeckt

16.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Fraunhofer: What’s next?

16.07.2019 | Messenachrichten

GFOS auf der Zukunft Personal Europe: Workforce Management weitergedacht

16.07.2019 | Messenachrichten

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