Verblüffende Effekte: Beispiele aus der Forschung

Materialwissenschaftlicher Versuch. Bild: DLR
Materialwissenschaftlicher Versuch. Bild: DLR

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Beim Ideenwettbewerb „Space Lab“ geht es um biologische und physikalische Experimente. Schon seit vielen Jahren wird dazu in Schwerelosigkeit geforscht. Hier einige Beispiele …

Biologie: Pantoffeltierchen und andere Zeitgenossen …

Vorbereitung für ein Pflanzen-Experiment, das in Schwerelosigkeit durchgeführt werden soll. Bild: NASA
Vorbereitung für ein Pflanzen-Experiment, das in Schwerelosigkeit durchgeführt werden soll. Bild: NASA

In der Biologie gibt es eine Vielzahl interessanter Fragen. Woher wissen Pflanzen eigentlich, wo oben und unten ist? Können sie Schwerkraft wahrnehmen? Und wie funktioniert das auf der Ebene von Zellen? Können Einzeller wie beispielsweise Pantoffeltierchen Schwerkraft wahrnehmen? Und wenn ja: Wie machen sie das? Schaut euch dazu mal dieses Experiment an, das wir in unserem DLR_School_Lab Köln anbieten. Das alles nennt man Gravitationsbiologie. Teilweise ist das Grundlagenforschung – man möchte einfach mehr darüber wissen. Viele Versuche gab es dazu schon: Kresse wurde im All gezüchtet – auch andere Pflanzen. Oder man untersuchte, wie Spinnen in Schwerelosigkeit ihr Netz bauen. Teilweise haben die Versuche aber auch konkreten Anwendungsbezug bis hin zur Medizin, wo es bei Menschen um Gleichgewichtsstörungen und andere Erkrankungen geht. Und wenn man analysiert, wie Pflanzen in Schwerelosigkeit wachsen, kommt fast so etwas wie Science Fiction ins Spiel: Denn bei sehr langen Flügen wie etwa einer Mission zum Mars werden Raumfahrer eines Tages zumindest einen Teil ihrer Nahrung an Bord züchten müssen – in Form nachwachsender Pflanzen, die dann an Bord geerntet werden. Dazu sollte man aber vor dem Start auch wirklich sicher sein, dass solche Pflanzenkulturen nicht unterwegs verkümmern …

Physik: verblüffende Effekte

In der Physik gibt es ebenfalls viele spannende Themen – oft mit ganz praktischem Nutzen auch für die Industrie auf der Erde. Und mit verblüffenden Effekten! Die Sache ist recht kompliziert – hier die einfache Erklärung: Stellt euch mal zwei unterschiedlich schwere Materialien vor – Wasser und Öl oder sogar Wasser und Luft. In einem Glasbehälter würde sich auf der Erde die schwere Substanz unten absetzen und die leichte wäre darüber zu sehen. Was aber passiert etwa mit Wasser und Luft in Schwerelosigkeit? Jetzt gibt es ja kein „Leicht“ und kein „Schwer“ mehr – alles wiegt nichts! Was also passiert? Ihr könnt jetzt raten – oder hier einfach weiterlesen: Die beiden Materialien durchmischen sich nicht etwa, wie man denken könnte. Sondern es bildet sich eine Luftkugel im Wasser! Das liegt an der sogenannten Oberflächenspannung. Dieses Phänomen kennt ihr, wenn ihr ein Glas randvoll mit Wasser füllt – und dann ganz vorsichtig ein paar weitere Tropfen hinzufügt: Das Wasser wölbt sich dann sogar über die Höhe des Glases hinaus – und läuft trotzdem nicht über. Beim Wasser-Luft-Gemisch in unserem Versuch fehlt nun die Schwerkraft – und die Oberflächenspannung wird so zur dominierenden Kraft. Sie bestimmt also gewissermaßen das Geschehen – obwohl sie natürlich auch sonst vorhanden ist. Und genau darum geht es: Plötzlich lassen sich solche Effekte, die sonst von der Schwerkraft „überlagert“ und verdeckt werden, bestens untersuchen. So kann man in Schwerelosigkeit auch herausfinden, was genau in flüssigen Schmelzen passiert, bei denen verschiedene Metalle erhitzt werden – das passiert oft in der Industrie. Mit dem Wissen aus dem Weltraum-Experiment wird dann auf der Erde der Prozess verbessert.

Denkt euch was Spannendes aus!

Schwerelosigkeit – alles schwebt. Für die Forschung eröffnet das ganz neue Möglichkeiten. Auch für euch! Denkt euch besonders interessante Versuche aus und macht bei Space Lab mit! Bild: ESA
Schwerelosigkeit – alles schwebt. Für die Forschung eröffnet das ganz neue Möglichkeiten. Auch für euch! Denkt euch besonders interessante Versuche aus und macht bei Space Lab mit! Bild: ESA

Es gibt noch viele andere physikalische – und natürlich auch biologische – Experimente. Aber zur Einstimmung genügen diese Infos vielleicht, damit ihr einen Eindruck davon bekommt, um was es da so alles geht. Aber natürlich sind eurer Phantasie – von den technischen Rahmenbedingungen abgesehen – bei Space Lab keine Grenzen gesetzt! Je origineller, desto besser! Und fernsehtauglich sollte der Versuch vielleicht auch sein – immerhin werden die Gewinner-Experimente ja von YouTube live übertragen! Also: Denkt euch was Spannendes aus!