MSL-EML - Multi-User Anlage für materialwissenschaftliche Experimente unter Schwerelosigkeit



Die Tempus-Anlage für das Spacelab
(MSL-1 in 1997, © EADS Astrium)
Multi-User Anlage für materialwissenschaftliche Experimente unter Schwerelosigkeit

Das Materials Science Lab – Electromagnetic Levitator (MSL-EML) ist eine geplante Experimentanlage, um unter Schwerelosigkeit metallische Legierungsproben mittels elektromagnetischer Felder in einer Spule kontaktfrei zu positionieren, aufzuschmelzen unter den Erstarrungspunkt im flüssigen Zustand zu unterkühlen und anschließend zu erstarren.

Ziel der Forschung ist es, auf der Erde nicht erreichbare Präzisionsmessungen bestimmter thermophysikalischer Eigenschaften (Viskosität und Oberflächenspannung, spezifische Wärmekapazität, thermische Ausdehnung, elektrische Leitfähigkeit) von chemisch aggressiven Metallschmelzen vorzunehmen und die frühen Phasen der Entstehung des Werkstoffgefüges (Keimbildung) zu analysieren beziehungsweise maßgeschneiderte Gefüge durch gezielte Prozessführung zu erzeugen. Die Ergebnisse versprechen ein großes Anwendungspotenzial, etwa zur Optimierung erdgebundener Produktionsprozesse mittels verbesserter Computermodelle, die möglichst genaue Eingabedaten der thermophysikalischen Parameter verlangen.

Die Anlage MSL-EML soll modular aufgebaut und in einem Standard-Rack auf der Internationalen Raumstation (ISS) im europäischen COLUMBUS Modul integriert werden. Das Kernelement vom MSL-EML basiert auf Entwicklungen, die von der deutschen Raumfahrtmanagement im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) langjährig gefördert und unter den Namen TEMPUS bekannt wurden. Diese sind aus Laborenlagen des DLR-Instituts für Raumsimulation hervorgegangen. Es handelt sich bei MSL-EML um eine weltweit einzigartigen Anlage für behälterfreies Prozessieren im Weltraum, die bereits auf drei Spacelab-Missionen in Kooperation mit der NASA erfolgreich eingesetzt wurde. Gegenwärtig ist eine Version von TEMPUS für Fluzeugparabelflug-Missionen (20 Sekunden Schwerelosigkeit) im Einsatz, die spezielle Untersuchungen in Kurzzeitexperimenten erlaubt.

MSL-EML ist als kooperatives Projekt ESA-DLR geplant, bei dem das DLR den so genannten Experimenteinschub beistellt und ESA die Rack-Infrastruktur entwickelt und den Betrieb der Anlage auf der ISS übernimmt. Der Experimenteinschub mit den prozessierten Proben sowie eine Reihe von Untersystemen sind im Orbit austauschbar und garantieren einerseits eine lange Einsatzdauer der Anlage, andererseits eine ständige Anpassung an neue Experimentanforderungen.

Die ersten Experimente auf der ISS, die bereits im Rahmen internationaler Ausschreibungen ausgewählt wurden, werden im Jahre 2008 erwartet. Neben der Nutzung der Anlage durch akademische Forschungseinrichtungen wird sie von besonderem Interesse für die Industrieforschung sein.


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