Materialwissenschaften und physikalische Grundlagen

Sergej Krikalev, Kosmonaut der ersten ISS Crew, mit Plasmakristall-Experimentcontainer

Forschungsdisziplinen des Programms Forschung unter Weltraumbedingungen sind im Teilprogramm Materialwissenschaften und physikalische Grundlagenforschung

• Materialwissenschaft
• Fluidphysik
• Verbrennung
• Fundamentalphysik

Aus diesen Disziplinen werden regelmäßig Experimentvorschläge über Ausschreibungen (in der Regel durch ESA und die internationale Arbeitsgruppe IMSPG) eingeworben. Die durch Fachgutachter am besten bewerteten Vorschläge werden für eine Projektförderung (Zuwendung) durch die Deutsche Raumfahrtagentur DLR ausgewählt. Daraus und aus den Richtlinien des Deutschen Raumfahrtprogramms ergeben sich die thematischen Schwerpunkte in den Teilprogrammen Bio- und Materialwissenschaften.

Das Teilprogramm Materialwissenschaften und physikalische Grundlagenforschung hat gegenwärtig folgende thematischen Schwerpunkte und Forschungsthemen:

• Designoptimierung von Werkstoffen aus der Schmelze
  • Thermophysikalische Eigenschaften von unterkühlten, hochreaktiven Legierungsschmelzen
  • Erstarrung aus tief unterkühlten Schmelzen
  • Gefügebildung in mehrkomponentigen, mehrphasigen Legierungen bei diffusiver und magnetisch kontrollierter Konvektion
  • Diffusionskoeffizienten in Schmelzen von metallischen und halbleitenden Legierungen
  • Defektentstehung bei der Kristallzüchung von Halbleiterlegierungen

• Struktur und Dynamik fluider Strömungen in anwendungsrelevanten Geometrien
  • Hydrodynamische Stabilität fluider Strömungen in Kapillaren in Analogie zu Satelliten Treibstofftanks
  • Experimentelle und numerische Simulation von geophysikalischen Strömungen
  • Hydrodynamische Mechanismen zur Bildung von Metallschäumen
  • Strömungsverhalten von kolloidalen magnetischen Flüssigkeiten
  • Chemo-hydrodynamische Musterbildung an flüssig-flüssig Grenzflächen

• Basismechanismen effizienter und schadstoffarmer Verbrennung
  • Mechanismen der Selbstzündung flüssiger Treibstoffe unter Hochdruckbedingungen
  • Flammbarkeitsgrenzen laminarer Diffusionsflammen

• Fundamentale Partikelwechselwirkungen
  • Struktur und Dynamik komplexer Plasmen
  • Wechselwirkung in kosmischen und atmosphärischen Partikelsystemen