Magdeburger Arbeitsgemeinschaft

für Forschung unter Raumfahrt- und

Schwerelosigkeitsbedingungen

Datum: 23. bis 25. April 2014

Ort: Fallturm Bremen

Beteiligte WissenschaftlerInnen: Torsten Trittel, Kirsten Harth, Kathrin May, Sandra Wegner, Ralf Stannarius

Vom 23. bis zum 25. April haben wir im Rahmen der Vorbereitung eines suborbitalen Raketenfluges Katapultexperimente am Fallturm Bremen durchgeführt. Ziel des Projektes EQUIPAGE (Equipartition of energies in the degrees of freedom of a granular gas) ist die Charakterisierung der ungeordneten Bewegung von Vielteilchensystemen mit Hilfe einer statistischen Beschreibung. Das sind in diesem Fall millimetergroße Stäbchen in einem Behälter in Schwerelosigkeit. Um die Stäbchen in Bewegung zu setzen, werden einige der Wände des Containers in Vibrationen versetzt. Unter Schwerelosigkeit wird diese ungeordnete Bewegung dann durch permanente Stöße der Teilchen untereinander bestimmt. Mit Hilfe zweier Kameras werden stereoskopische Aufnahmen des Ensembles aufgezeichnet, aus denen wir schließlich die Trajektorien der einzelnen Partikel in allen Raumrichtungen rekonstruieren können.

In einigen der Experimente werden die Vibrationen bis zum Ende der Schwerelosigkeitsphase fortgesetzt. Es findet ein kontinuierlicher Energie-Eintrag statt und wir beobachten das stationäre Verhalten eines permanent angetriebenen Systemes. In anderen Experimenten wird die Anregung nach einer Anfangsphase abgeschaltet, die Stäbchen verlieren danach kontinuierlich durch Stöße Energie, sie "kühlen ab", wie es in der Terminologie der Granulatphysiker heißt.

Die Versuchskammern mit den zugehörigen Beobachtungskameras (es gibt bis zu vier parallel ablaufende Experimente bei jedem Schuss) finden in einem etwa mannshohen Container Platz. Er wird mit einer Katapultvorrichtung im etwa 110 m hohen Fallturm senkrecht nach oben geschossen. Nachdem das Geschoss das Katapult verlassen hat, befindet sich der Behälter mit den Experimenten für etwa 9 Sekunden im freien Fall. Das ist die Zeit, die für jedes Experiment zur Verfügung steht. Weil die Luftreibung den fallenden Behälter abbremsen würde und damit die Qualität der Mikrogravitation verringert würde, ist der Teil des Fallturmes, in dem die Kapsel geschossen wird, evakuiert. Das Evakuieren der etwa 100 m langen Röhre mit ca. 3 m Durchmesser bestimmt damit auch den Zeitrahmen: maximal drei Katapultschüsse pro Tag sind realisierbar.

Fazit der Experimente: fast alles hat geklappt, wir haben mehr Daten aufzeichnen können als erwartet, vor uns stehen Wochen und Monate der Auswertung der Experimente.