ACTICOM – Untersuchungen zu aktiven Teilchen in der Complex Plasma Facility COMPACT
Als „Plasma“ bezeichnet man ein elektrisch leitfähiges Gas, das oft auch neben fest, flüssig und gasförmig als der vierte Aggregatzustand bezeichnet wird. Im Weltraum ist das Plasma der Normalzustand, wie u.a. in Sternen, im interplanetaren und interstellaren Raum. Auf der Erde nutzt man Plasmen beispielsweise in Leuchtstofflampen und zur Chipherstellung. Bei staubigen Plasmen werden zusätzlich noch mikrometergroße Teilchen ins Plasma eingebracht. Das Verhalten dieser Partikel in einem Plasma ist besonders interessant, da solche partikelhaltigen Plasmen auch in Kometenschweifen, den (Staub-)Ringen von Planeten und plasmatechnologischen Prozessen zu finden sind.
Bei Experimenten an staubigen Plasmen auf der Erde ist die Schwerkraft oft ein großes Problem. Sobald man eine größere Staubwolke erzeugen möchte, sorgt die Schwerkraft dafür, dass die Wolke am unteren Rand des Plasmas zusammengepresst wird. Auf Parabelflügen können diese Experimente ohne den Einfluss der störenden Schwerkraft durchgeführt werden. Damit werden neuartige Eigenschaften des Staub-Plasma-Systems für Messungen zugänglich.
Auf dieser Kampagne wurde der gesamte experimentelle Aufbau erneuert und in ein kleineres, kompakteres Racksystem integriert. Dabei wurden eine Reihe neuer Komponenten eingebaut, wie sie auch für das geplante ISS-Experiment COMPACT (Complex Plasma Facility) vorgesehen sind, u.a. neue Beleuchtungslaser, ein neues 2D-Kamerasystem und ein neues Vakuumsystem. Auch die zentrale Zyflex-Plasmakammer wurde durch ein optimiertes Design u.a. mit neuer Elektrodenverstellung ersetzt. Das Zusammenspiel dieser neuen Komponenten soll hier erprobt und optimiert werden.
Wissenschaftliches Ziel ist die Erzeugung sehr ausgedehnter und homogener Staubsysteme mit aktiven Teilchen. Als aktive Teilchen dienen hierbei metallbeschichtete Partikel, die unter Laserbeleuchtung gerichtete oder taumelnde Bewegungen mit hoher Energie vollführen. Systeme mit aktiven Teilchen lassen neuartige dynamische Vorgänge erwarten. Die dreidimensionale Bewegung der aktiven Partikel soll hier mit dem stereoskopischen Kamerasystem erfasst und untersucht werden.
Durch die stetige Weiterentwicklung des stereoskopischen Kameraaufbaus, der Plasmakammer sowie weiterer Komponenten (z.B. der Hochfrequenzansteuerung zur Plasmaerzeugung) und Machine-Learning-Methoden soll der Weg für das geplante ISS-Experiment COMPACT geebnet werden.