27.08.2020

Strömungsforschung unter Schwerelosigkeit

Erprobung neuer Messtechniken zur Strömungs-Visualisierung.

Die zwölfte Parabel­flug­kampagne mit thermo­elektrischen Experimenten der BTU Cottbus-Senften­berg startet unter Pandemie-Bedingungen: Vom 31. August bis zum 11. September führt das Raumfahrt­management des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt die wissen­schaftliche Parabel­flug­kampagne durch. Dazu werden die Wissen­schaftler Martin Meier und Peter Szabo gemeinsam mit ihren Kollegen Antoine Meyer und Elhadj B. Barry aus Frankreich nach Bordeaux reisen. Die Parabel­flug­experimente werden im Rahmen des Projekts TEKUS – Thermo­elektrische Konvektion unter Schwere­losig­keit – zur Vorbereitung von experi­men­tellen Unter­suchungen in einem Forschungs­raketen­flug durch­ge­führt.

Abb.: Die Wissenschaftler in Schwerelosigkeit während des Parabelflugs 2019....
Abb.: Die Wissenschaftler in Schwerelosigkeit während des Parabelflugs 2019. (Bild: BTU Cottbus-Senftenberg)

Die Teilnahme an einer Parabel­flug­kampagne im Pandemie-Herbst 2020 bedeutet, dass von den Organi­sa­toren der Kampagne und der Betreiber­firma des Zero-G-Flugzeugs Novespace besondere Maßnahmen zur Verringerung und Vermeidung der Ansteckungs­gefahr getroffen werden mussten, die von allen Beteiligten diszipliniert einzuhalten sind. Das heißt für die Teilnehmer zum Beispiel auch, dass ein COVID-19-Test vor Beginn der Kampagne Pflicht ist oder dass der Zugang zu den Arbeits­räumen und zum Flugzeug in der Vorbereitungs- und in der Flugwoche zeitlich begrenzt und streng regle­men­tiert ist.

Für die Wissenschaftler bedeutet das auch, dass der freund­schaft­liche wissen­schaft­liche Austausch mit Fach­kollegen nicht in gewohnter Weise statt­finden kann. Eine der härtesten Einschnitte für die Parabel­flieger ist, dass die Frei­flug­zone diesmal nicht instal­liert wird. Das ist ein durch ein Fangnetz geschützter Bereich, in dem sich ein bis zwei Personen während der Schwere­losig­keits­phasen frei bewegen dürfen und nicht wie sonst über ein Band gesichert sind. Dadurch fällt eine besondere Möglich­keit, die Schwere­losig­keit zu erleben, leider weg.

„Die Durchführung der Experi­mente ist dadurch jedoch nicht beein­trächtigt“, unter­streicht Meier. „Wir gehen davon aus, dass uns diese einzig­artige Möglich­keit, unsere Unter­suchungen unter Bedingungen nahe der Schwere­losig­keit durch­zu­führen, wichtige Ergebnisse für unsere Forschungen liefert.“ Ziel ist es, mit einer Teilnahme an der TEXUS-Kampagne 57 im Jahr 2021 noch einen Schritt weiter zu gehen. Anders als bei den Flugzeug-Parabel­flügen wird es möglich sein, während eines Fluges unter Schwere­losig­keits­bedingungen mit einer sechs Minuten dauernden Mikro­gravitations­phase Strömungs­experimente in annähernder Schwere­losig­keit in einem etwa vierzehn­fach längeren Zeitraum vornehmen. Damit können die Forscher eine deutliche Steigerung der Qualität der Versuchs­ergebnisse erreichen.

Die aktuelle Parabel­flug­kampagne ist – ähnlich wie die vorherige im Herbst 2019 - zur Erprobung einer neuartigen Kombination von zwei Mess­techniken zur Strömungs­visuali­sierung und neuer Komponenten für den Aufbau des TEXUS-Experiments, sowie der Untersuchung der thermo­elek­trischen Strömung im horizontalen – statt vertikalen – Zylinder­spalt vorgesehen. In den bisher durch­ge­führten Parabel­flug­experi­menten hat sich gezeigt, dass mit Hilfe des dielektro­phoretischen Effekts bestimmte Strömungs­muster und damit der Wärme­transport im System gezielt einge­stellt werden können.

BTU / RK

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