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Erfolgreicher Start des EML-3 an Bord von TEXUS 46

Start der TEXUS 46 Höhenforschungsrakete mit dem elektromagnetischen Levitator (EML) als Nutzlast an Bord.

Am 22.11.2009 um 12:15 wurde in Kiruna die TEXUS 46 Höhenforschungsrakete erfolgreich gestartet. An Bord befand sich die Nutzlast mit dem EML Experiment. EML ist ein elektromagnetischer Levitator, in dem durch die Wechselwirkung hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder metallische Proben positioniert und erhitzt werden können. In der EML Anlage wurden drei Experimente an 2 Proben erfolgreich durchgeführt.

Der elektromagnetische Levitator bietet die Möglichkeit, auch reaktive Proben bei sehr hohen Temperaturen ohne Kontakt zu einem Tiegelmaterial zu prozessieren. Im Gegensatz zu bodengebundenen Anlagen kann die Messung dabei bei sehr kleinen Magnetfeldstärken und damit ohne störende Einflüsse prozessiert werden. Die TEXUS Rakete erreicht eine Höhe von 256 km und gestattet den an Bord befindlichen Experimenten eine Schwerelosigkeitszeit von 360 s. In der TEXUS EML Anlage können zwei Proben untergebracht werden, die nacheinander prozessiert werden. In diesem Flug wurden eine Palladium-Silizium Legierung und eine industrielle Stahllegierung untersucht.

Blick von oben in die Vakuummauer, in der die beiden EML Proben prozessiert werden.

Messung thermophysikalischer Eigenschaften

An der Palladium-Silizium Legierung wurde die Oberflächenspannung und Viskosität anhand der Schwingungen der flüssigen Probe untersucht. Bei dieser so genannten „oscillating drop method" wird die Probe durch ein kurzes Anschalten des hochfrequenten Heizerfeldes zu Schwingungen angeregt. Aus der Frequenz dieser Oberflächenschwingungen kann man die Oberflächenspannung und aus der Dämpfung dieser Schwingungen die Viskosität berechnen. An der Palladium-Silizium Legierung wurde der Einfluss der äußeren Prozessparameter wie Amplitude des anregenden Pulses und Magnetfeldstärke untersucht. Experimentator war Prof. Dr. Ivan Egry (DLR, Institut für Materialphysik im Weltraum).

Die zweite Probe an Bord von TEXUS 46 war eine Eisenkohlenstofflegierung, welche in der Industrie als Stahl verwendet wird. An dieser Stahlprobe wurden zwei Experimente durchgeführt: Auch hier wurden durch äußere Anregung Pulse induziert, aus denen die Oberflächenspannung und Viskosität berechnet werden kann. Aufgrund der guten Unterkühlbarkeit der Probe konnten dabei Daten über einen weiten Temperaturbereich gewonnen werden.

Untersuchung von Erstarrungsvorgängen

Im zweiten Teil des Experiments wurde die flüssige Stahlprobe mit einer Keramikplatte in Kontakt gebracht und dadurch schnell abgekühlt. Während des Abkühlvorganges wurde die Temperatur der erstarrenden Probe mit einem Hochgeschwindigkeitspyrometer aufgezeichnet, um den Erstarrungsvorgang zu untersuchen. Mit diesen Daten können die Modelle, mit denen industrielle Gießprozesse simuliert werden, verbessert werden.

Durchgeführt wurden diese beiden Experimente von einem deutsch-französischen Experimentatorenteam bestehend aus Dr. Ch.A.Gandin (CEMEF Sophia Antipolis), Dr. T. Volkmann (DLR, Institut für Materialphysik im Weltraum), Dr. N. Johannsen (DLR, Institut für Materialphysik im Weltraum), Prof. Dr. H.-J. Fecht (Uni Ulm) und Dr. R. Wunderlich (Uni Ulm).

Über fünf Minuten Schwerelosigkeit

Für beide Experimente stand eine Experimentierzeit von 330s zur Verfügung, während der die Experimentatoren ihre Versuche in ausgezeichneten Schwerelosigkeitsbedingungen durchführen konnten. Um einen optimalen Experimentablauf zu garantieren, wurden im Bodenbegleitprogramm am DLR die Experimente durch umfangreiche Bodenexperimente vorbereitet und mittels Simulationen geplant. Durch beim DLR entwickelten Softwaretools konnten die Experimentatoren den Experimentablauf in Echtzeit simulieren und den Flugverlauf trainieren. Beide Experimente wurden wie geplant durchgeführt und werden in der nächsten Zeit von den Experimentatoren ausgewertet.

Die Nutzlast wird nach dem Experiment per Helikopter zur Esrange zurückgebracht.

Ansprechpartner

Dr. N. Johannsen
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) / Ruhr Universität Bochum
Institut für Materialphysik im Weltraum
Tel.: +49-02203-601-4579
Fax: +49-02203-61768

Dr. R. Wunderlich
Universität Ulm
Institut für Mikro- und Nanomaterialien
Tel: +49 731 50-26457
Fax: +49 731 50-25488

Prof. Dr. I. Egry
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Materialphysik im Weltraum
Tel.: +49-02203-601-2844
Fax: +49-02203-601-2255

Dr. S. Schneider
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Materialphysik im Weltraum
Tel.: +49-02203-601-3535
Fax: +49-02203-601-2255