DLR-Parabelflug-Tagebuch

Wissenschaftsteams sind mit dem Verlauf der Flüge zufrieden

24. Mai 2006

Die Tempus-Experimentieranlage ist recht umfangreich.
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Wigald Boning hat sich im Spielwarenladen mit Experimenten eingedeckt.
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So frei ist nur die Crew. Die Wissenschaftler haben sich mit Gurten am Kabinenboden gesichert, um konzentriert arbeiten zu können.
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Anhand von Keimlingen will das Team von der Universität Bonn die Schwerkraft-Wahrnehmung höherer Pflanzen erforschen.
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Die Keimlinge wurden in einer Nährlösung herangezogen.

Schon am zweiten Flugtag läuft alles sehr routiniert ab. Wieder bereiten die Wissenschaftler ihre Experimente und Versuchspersonen vor und nehmen ein Medikament gegen die Reisekrankheit ein. Um 9.30 Uhr startet der Airbus zum Parabelflug.

Die TEMPUS-Gruppe hat heute ein Experiment der Firma Hydro Aluminium Deutschland GmbH mit an Bord. TEMPUS (Tiegelfreies elektromagnetisches Positionieren unter Schwerelosigkeit) ist eine Experimentieranlage für die Forschung an flüssigen Metallen und Legierungen.

In ihr können elektrisch leitende Proben mit Durchmessern von sechs bis zehn Millimetern in einer stromdurchflossenen Spule zum Schweben gebracht, erhitzt und geschmolzen werden.

Da die Proben frei in der Spule schweben, wird im Gegensatz zu herkömmlichen Schmelzprozessen in Öfen kein Behälter (Tiegel) benötigt. Die teilweise sehr reaktionsfreudigen Metallschmelzen kommen daher nicht mit dem Tiegelmaterial in Berührung.

Dadurch werden sie nicht verunreinigt und es gelingt sogar, die Metalle unterhalb ihres Erstarrungspunktes flüssig zu halten. Letzteres wird in der Wissenschaft als Unterkühlung bezeichnet.

Bei diesem Flug sollen die Eigenschaften von flüssigem Aluminium untersucht werden. Aluminium-Legierungen werden in der industriellen Produktion sehr häufig verwendet, so etwa für den Zylinderkopf- und Motorguss, für Verpackungsmaterialien und den Bau von Flugzeugen und Schiffen. Die Wissenschaftler interessieren sich diesmal vor allem für die Oberflächenspannung und die Zähigkeit des flüssigen Metalls.

Durch die Erforschung der Vorgänge in der Schmelze können genaue Werte ermittelt werden, mit denen die Wissenschaftler präzise Computersimulationen erstellen. Diese Experimente sind unverzichtbar, um genaue Daten zu erhalten, die eben nicht auf Schätzungen beruhen.

Denn nur dann entsprechen die Computermodelle der Realität. Mit diesen exakten Simulationen lassen sich die Entwicklungszeiten neuer Produkte verkürzen. "Wir sind mit dem Verlauf des Experiments sehr zufrieden", so Gerd-Ulrich Grün von der Hydro Aluminium Deutschland GmbH.

"Es sieht so aus, als wären alle Ziele, die wir uns gesetzt hatten, erfüllt worden. Natürlich müssen wir noch die Auswertungen abwarten, um ganz sicher zu sein."

Bereits gestern untersuchten die Wissenschaftler um Prof. Samwer und Dr. Damaschke von der Universität Göttingen die Eigenschaften von geschmolzenem Silizium und Germanium. Kristalle dieser Schmelzen werden für die Produktion von Elektrochips verwendet und sind daher in fast jedem elektronischen Gerät zu finden.

Bei beiden Materialien handelt es sich um Halbleiter. Diese wurden mit einem Laser angeschmolzen und anschließend im elektromagnetischen Feld der TEMPUS-Anlage weiter erhitzt, positioniert und prozessiert. Der Versuch gelang problemlos. Die Siliziumprobe konnte zudem gut unterkühlt werden.

Das Wissenschaftsteam um Dr. Braun von der Universität Bonn widmet sich während des Fluges seinen Hundertschaften von Pflanzenkeimlingen. Die Pflänzchen wurden bereits für zwei bis drei Tage in einer Nährlösung vorgezogen und besitzen neben einem ersten Blattpaar etwa ein bis zwei Zentimeter lange Wurzeln.

Die Forscher wollen bei ihrem Experiment erkunden, wie höher entwickelte Pflanzen die Schwerkraft wahrnehmen. Ohne diese Fähigkeit würden die grünen Pflanzensprosse nicht nach oben und die Wurzeln nicht nach unten in die Erde wachsen.

Nach Lageveränderungen werden kleine Partikel (Statolithen) in speziellen Schwerkraft-wahrnehmenden Zellen in Richtung der Erdanziehungskraft verlagert. Dies geschieht zum Beispiel, wenn ein Sturm Getreidehalme umgelegt hat. Sensormoleküle (Rezeptoren) nehmen diese Verlagerung wahr und setzen eine Kette von Reaktionen in Gang, durch die sich der Halm wieder aufrichtet.

Den Wissenschaftlern geht es bei diesem Parabelflug darum, die Funktionsweise dieser Schwerkraftrezeptoren zu erforschen. "Für uns ist vor allem wichtig, dass die Parabeln schnell hintereinander geflogen werden", sagt Dr. Braun. "Denn dann erhöht sich der Anteil der Schwerelosigkeit an der Gesamtversuchszeit". Je größer dieser Anteil ist, desto aussagekräftiger sind die Ergebnisse des Experiments.

Die Forscher messen nach dem Versuch, wie stark sich die Wurzeln ihrer Keimlinge gekrümmt haben und vergleichen das Ergebnis mit dem aus einer so genannten Kontrollgruppe. Diese Gruppe fliegt auch mit, wird aber durch eine Zentrifuge in den Phasen der Schwerelosigkeit beschleunigt.

Die Geschwindigkeit ist dabei so hoch, dass die Fliehkraft der normalen Erdanziehungskraft entspricht. Damit sind diese Pflanzen niemals schwerelos. Ist das Ergebnis in beiden Versuchsgruppen gleich, so funktionieren die Sensormoleküle in den Pflanzen wie Kontaktschalter. Ist es unterschiedlich, so reagieren sie wie Druckschalter, die durch das Gewicht der verlagerten Statolithen aktiviert werden.

Als weiterer Teil des Experiments werden die Wurzeln mit hochauflösenden Videokameras gefilmt. "Dies ermöglicht eine dreidimensionale Analyse des Schwerkraft-beeinflussten Wurzelwachstums. Wir können jetzt schon sagen, dass die Bilder sehr gut geworden sind", so Dr. Braun.

Bei der abschließenden Nachbesprechung zeigt sich, dass auch die anderen Forscherteams mit dem Ablauf ihrer Experimente höchst zufrieden sind. Das ist eher ungewöhnlich, denn nicht immer läuft bei den Parabelflügen für jedes Team alles so optimal. Jetzt hoffen alle, dass auch der letzte Flugtag derart erfolgreich sein wird.




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