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 soll auf technischer Seite das Zusammenspiel der Zyflex-Plasmakammer mit einem stereoskopischen Kameraaufbau zur Verfolgung der dreidimensionalen Teilchenbewegung weiter erprobt werden. Beides sind zentrale Komponenten für das geplante ISS-Experiment COMPACT (Complex Plasma Facility). Darüber hinaus werden wir zusammen mit der Hochschule Mittweida ein System zur Echtzeit-Datenanalyse installieren und testen. Wir werden weiterhin einen neuen Typ von Dispensor testen, der auch über längere Zeiträume (wie für die ISS nötig) zuverlässig Staub in die Plasmakammer einschütteln kann.
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.
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.