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TEMPUS, X-RISE und ESL - der 24. DLR-PARABELFLUG



Abbildung 1: Team des Instituts für Materialphysik im Weltraum mit zwei Gästen während der 24. DLR Parabelflugkampagne: (v.l.n.r.) Christian Neumann, Isabell Jonas, Sina Asmus, Stefan Klein, Andreas Meyer, Florian Kargl, Sarah Eiteljorg, Marc Engelhardt, Stephan Schneider, Dirk Bräuer, David Heuskin, Juliane Schmitz, Jonas Valloton, Elke Sondermann, Georg Lohöfer, Maike Becker, William Hembree (Universität des Saarlandes), Stefanie Koch, Natalie Jacobs, Doug Matson (Tufts-University, USA)

 

Abbildung 2: Experimentanlagen bei der Verladung in den LKW

Die 24. DLR Parabelflugkampagne in Bordeaux war eine ganz besondere für das DLR – Institut für Materialphysik im Weltraum. Erstmalig wurden drei Experimente aus einem Institut gestellt. Bis zu 20 Mitarbeiter waren bei der französischen NOVESPACE, Betreiber des A300 ZERO-G, in Bordeaux vor Ort, um die drei Experimentieranlagen für verschiedene materialphysikalische Experimente zu betreuen und die geplanten Experimente durchzuführen. Drei Tage vor Kampagnenbeginn (3.-14. Februar) fuhr ein 40-Tonnen-LKW mit Anhänger die drei Anlagen und Zubehör von Köln nach Bordeaux Mérignac.

Abbildung 3: Sarah Eiteljorg, David Heuskin und weiter Mitglieder des TEAM-TEMPUS beim Betrieb der Anlage TEMPUS während des Parabelflugs.

Mit dabei war die Anlage TEMPUS – Tiegelfreies ElektroMagentisches Prozessieren Unter Schwerelosigkeit: Diese Vielflieger-Anlage des DLR Raumfahrtmanagements wurde nun zum 2. Mal unter der Leitung des Instituts für Materialphysik auf einem Parabelflug eingesetzt, um eine Vielzahl an materialwissenschaftlichen Experimenten durchzuführen, bei denen thermophysikalische Eigenschaften der untersuchten Legierungen bzw. deren Erstarrungskinetik erforscht werden. TEMPUS ist die vermutlich größte und schwerste Anlage, die auf Parabelflügen zum Einsatz kommt. Sie muss von sechs Operateuren des TEMPUS-TEAM betrieben werden. Während der Kampagne werden thermophysikalische Parameter (Viskosität, Oberflächenspannung, Dichte, elektrische und thermische Leitfähigkeit) und Erstarrungsphänomene gemessen und erforscht. Darüber hinaus dient die Anlage auch zum Testen und Vorbereiten der Proben und Experimente für die bevorstehenden Levitationsexperimente auf der Internationalen Raumstation (ISS).

Abbildung 4: Elke Sondermann und Stefan Klein beim Betrieb der Röntgenradiographieanlage X-RISE während des Parabelflugs.

Die Anlage X-RISE – X-Ray Investigation in Space Environment hatte Ihren Erstflug im April 2013 auf der 22. DLR Parabelflugkampagne. Auf der Kampagne im Februar  und wurde sie nun eingesetzt, um drei unterschiedliche Experimente unter Schwerelosigkeit, für welche die auf dem Parabelflug auftretenden Schwerkraftwechsel (hyper-g, 1g, Schwerelosigkeit) von entscheidender Bedeutung sind, durchzuführen. Alle Experimenteinschübe wurden am Institut für Materialphysik im Weltraum entwickelt und gefertigt. Ein Experimenteinschub dient der Erforschung der chemischen Diffusion in unterschiedlich konzentrierten Al-Cu Legierungen. Ein weiterer Experimentschub ermöglicht die Echtzeit-Abbildung von Erstarrungsvorgängen und somit die Erforschung des Einflusses von gravitationsgetriebener Flüssigkeitsströmung in dünnen Metallfilmen aus Al-Ge-Fe. In einem dritten Experimenteinschub werden grundlegende Fragen zum dynamischen Verhalten von dichten Granulaten erforscht.

Abbildung 5: Isabell Jonas, Christian Neumann und Andreas Meyer beim Betrieb der elektrostatischen Levitationsanlage während des Parabelflugs.

Die dritte und wohl auch komplexeste Anlage µg-ESL – ElektroStatischer Levitator in Schwerelosigkeit – wurde vollständig am Institut für Materialphysik im Weltraum entwickelt und in ihrem Erstflug technisch getestet. Mit dieser Levitationsanlage können bis zu 64 Proben nacheinander unter Vakuum tiegelfrei prozessiert werden. Die Schwierigkeit ist es, das Levitationsverhalten zu kontrollieren und geeignete Regelalgorithmen für die Schwerelosigkeit zu finden, die es ermöglichen, die Probe stabil zu positionieren. Diese Tests sind im Labor aufgrund der Gravitation nicht möglich, aber nötig um in Zukunft wissenschaftliche Experimente mit dem ESL auf der Höhenforschungsrakete MAPHEUS – MaterialPHysikalische Experimente Unter Schwerelosigkeit – durchführen zu können.

Wir danken dem DLR Raumfahrtmanagement, insbesondere Dr. Ulrike Friedrich für die Möglichkeit zur Teilnahme an der 24. DLR Parabelflugkampagne und dem Team von NOVESPACE für die Unterstützung während der Kampagne.

 

Weitere Informationen zum DLR-Parabelflug finden Sie unter:  http://www.dlr.de/rd/desktopdefault.aspx/tabid-2282/3421_read-5230/

 


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Elektrostatische Levitation in Schwerelosigkeit - behälterloses Prozessieren flüssiger Metalle (http://www.dlr.de/mp/Portaldata/22/Resources/dokumente/Elektrostatische_Levitation_in_Schwerelosigkeit.doc)
Tiegelfreies elektromagnetisches Positionieren unter Schwerelosigkeit - TEMPUS (http://www.dlr.de/mp/Portaldata/22/Resources/dokumente/Tiegelfreies_elektromagnetisches_Positionieren_unter_Schwerelosigkeit.doc)
Röntgenradiographie Experimente unter Schwerelosigkeit (http://www.dlr.de/mp/Portaldata/22/Resources/dokumente/Friedrich.doc)