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 Spintronik: Forscher zeigen, wie sich nichtmagnetische Materialien magnetisch machen lassen
06.08.2020 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

nachricht Erster radioastronomischer Nachweis eines extrasolaren Planetensystems um einen Hauptreihenstern
05.08.2020 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

Eine entscheidende Ergänzung zum Stanzen von Kontakten erarbeiteten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT. Die Aachener haben im Rahmen des EFRE-Forschungsprojekts ScanCut zusammen mit Industriepartnern aus Nordrhein-Westfalen ein hybrides Fertigungsverfahren zum Laserschneiden von dünnwandigen Metallbändern entwickelt, wodurch auch winzige Details von Kontaktteilen umweltfreundlich, hochpräzise und effizient gefertigt werden können.

Sie sind unscheinbar und winzig, trotzdem steht und fällt der Einsatz eines modernen Fahrzeugs mit ihnen: Die Rede ist von mehreren Tausend Steckverbindern im...

Im Focus: ScanCut project completed: laser cutting enables more intricate plug connector designs

Scientists at the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT have come up with a striking new addition to contact stamping technologies in the ERDF research project ScanCut. In collaboration with industry partners from North Rhine-Westphalia, the Aachen-based team of researchers developed a hybrid manufacturing process for the laser cutting of thin-walled metal strips. This new process makes it possible to fabricate even the tiniest details of contact parts in an eco-friendly, high-precision and efficient manner.

Plug connectors are tiny and, at first glance, unremarkable – yet modern vehicles would be unable to function without them. Several thousand plug connectors...

Im Focus: Elektrogesponnene Vliese mit gerichteten Fasern für die Sehnen- und Bänderrekostruktion

Sportunfälle und der demografische Wandel sorgen für eine gesteigerte Nachfrage an neuen Möglichkeiten zur Regeneration von Bändern und Sehnen. Eine Kooperation aus italienischen und deutschen Wissenschaftler*innen forschen gemeinsam an neuen Materialien, um dieser Nachfrage gerecht zu werden.

Dem Team ist es gelungen elektrogesponnene Vliese mit hochgerichteten Fasern zu generieren, die eine geeignete Basis für Ersatzmaterialien für Sehnen und...

Im Focus: New Strategy Against Osteoporosis

An international research team has found a new approach that may be able to reduce bone loss in osteoporosis and maintain bone health.

Osteoporosis is the most common age-related bone disease which affects hundreds of millions of individuals worldwide. It is estimated that one in three women...

Im Focus: Neue Strategie gegen Osteoporose

Ein internationales Forschungsteam hat einen neuen Ansatzpunkt gefunden, über den man möglicherweise den Knochenabbau bei Osteoporose verringern und die Knochengesundheit erhalten kann.

Die Osteoporose ist die häufigste altersbedingte Knochenkrankheit. Weltweit sind hunderte Millionen Menschen davon betroffen. Es wird geschätzt, dass eine von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovationstage 2020 – digital

06.08.2020 | Veranstaltungen

Innovationen der Luftfracht: 5. Air Cargo Conference real und digital

04.08.2020 | Veranstaltungen

T-Shirts aus Holz, Möbel aus Popcorn – wie nachwachsende Rohstoffe fossile Ressourcen ersetzen können

30.07.2020 | Veranstaltungen

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

Der Türsteher im Gehirn

06.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Kognitive Energiesysteme: Neues Kompetenzzentrum sucht Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft

06.08.2020 | Energie und Elektrotechnik

Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

06.08.2020 | Verfahrenstechnologie

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