Freier Fall für alle
Einstein-Elevator erlaubt rund 300 Mikrogravitationsexperimente am Tag.
„Three – two – one – Go“. Die tonnenschwere Gondel schießt im gelb-blau-roten Turmtragwerk in die Höhe – dann stürzt sie zurück und wird in letzter Sekunde gebremst: Der Einstein-Elevator im Betrieb wird nicht nur die beteiligten Wissenschaftler aus Quantenphysik und Produktionstechnik begeistern. Es zeigt Forschern in aller Welt, die unter Bedingungen der Schwerelosigkeit forschen, dass sich das spezielle Antriebs- und Führungskonzept des Einstein-Elevators in den ersten Testdurchläufen bewährt hat.
„Wir haben gezeigt“, sagt Projektmanager und Ingenieurwissenschaftler Christoph Lotz, „dass wir die verwendeten Linearmotoren aus dem Achterbahnbau so präzise steuern können, dass sie den Luftwiderstand der Gondel für das Freischweben des Experiments im Innern in unserem Fallturm präzise kompensieren.“ Das bedeutet: In der Gondel, der Vakuumkammer der Anlage, in der künftig die Experimente aufgebaut sind, befinden sich diese Experimente während Aufstieg in Fall im vierzig Meter hohen Turm vier Sekunden in Schwerelosigkeit – und das, weil die Bewegungswiderstände der Gondel während ihres Fluges durch den Antrieb exakt kompensiert werden. Der Turm befindet sich am Hannover Institute of Technology. Die Experimente können rund eine Tonne wiegen und 1,7 Meter breit und zwei Meter hoch sein.
„Da wir, anders als konventionelle Falltürme, nicht für jedes Experiment wieder den ganzen Turm evakuieren müssen, schaffen wir eine Wiederholrate für Experimente von etwa 300 pro Tag“, erklärt Ludger Overmeyer, Leiter des Instituts für Transport- und Automatisierungstechnik und einer der beiden Initiatoren des Einstein-Elevators. „Das eröffnet künftigen Weltraummissionen völlig neue Möglichkeiten. Da geht es beispielsweise darum zu testen, wie sich etwa additive Fertigung in der Raumfahrt, also unter Schwerelosigkeit, einsetzen lässt. Wir wollen am Ende verstehen, wie sich Materie ins Nichts schreiben lässt.“
Sein Kollege und Co-Initiator Wolfgang Ertmer vom Institut für Quantenoptik, teilt diese Begeisterung. Ihn interessieren vor allem Experimente zu fundamentalphysikalischen Fragestellungen – und neue Messgenauigkeiten: „Als Quantenphysiker erwarten wir sehnlichst neue Möglichkeiten, Quantensensoren und neue quantentechnologische Anwendungen unter Weltraumbedingungen testen zu können. Diese brauchen wir beispielsweise für die Erforschung der Quantengravitation oder für eine hochaufgelöste Vermessung des Erdschwerefeldes in Erdbeobachtungsmissionen zur Bestimmung der Veränderungen des Grundwassers oder die Veränderung von Eisschichten.“
Christoph Lotz, der das Projekt Einstein-Elevator von Beginn an begleitet, maßgeblich vorantreibt und sich mittlerweile täglich in einer Art unterirdischer Kommandozentrale mit den Feinheiten dieses ambitionierten Vorhabens beschäftigt, schwärmt von dem, was noch alles möglich ist: „Wir werden in der Phase der Schwerelosigkeit demnächst nur noch höchstens ein Millionstel der irdischen Gravitation in den Experimenten haben, aber auch verschiedene Beschleunigungsprofile und damit unterschiedliche Gravitationsbedingungen – wie beispielsweise auf dem Mond oder dem Mars – nachstellen können.“
Und was wird in der Gondel stecken? „Da sind der Phantasie fast keine Grenzen gesetzt,“ sagt Alexander Wanner, Projektbeteiligter und Geschäftsführer des HITec, „schließlich ist es sogar möglich, Experimente mit einem Bose-Einstein-Kondensat in Schwerelosigkeit durchzuführen – nahe dem absoluten Nullpunkt. Solange ein Experiment ‚technisch gekapselt‘ ist, können Forscher darin auch mit Staub Bedingungen simulieren, wie sie auf dem Mond oder dem Mars mit seiner Atmosphäre vorzufinden sein werden.“ Der Einstein-Elevator soll Forschern auf der ganzen Welt für ihre Experimente zur Verfügung stehen. Der reguläre Betrieb beginnt im Frühjahr 2020.
U. Hannover / DE
