Stich von Guerickes berühmten Versuch aus seinem Werk Experimenta nova (ut vocantur) Magdeburgica de vacuo spatio. Credit: Wikipedia
Als 1654 der Magdeburger Bürgermeister Otto von Guericke den neugierigen Zuschauern ein beeindruckendes Experiment bot, staunten diese nicht schlecht: Mittels zweier abgedichteter Halbkugeln, einem Ventil und einer Luftpumpe erzeugte von Guericke ein solch starkes Vakuum, dass zwei Gespanne aus jeweils acht Pferden die beiden Kugelhälften nicht zu trennen vermochten.
Mit diesem berühmten Experiment begann die Vakuumforschung. In der Antike wurde die Existenz eines solchen luftleeren Raumes verneint. Die damaligen Gelehrten hatten beobachtet, dass Luft immer in ein Gefäß nachströmt, wenn es entleert wird. Dass dies in der Tat so ist, beweist ein einfaches Experiment: Wenn ein Glas Wasser geleert wird, dann ist es im Wortsinne nicht tatsächlich leer, es fehlt lediglich die Flüssigkeit. Anstelle des Wassers ist nun Luft in das Glas geströmt. Doch mithilfe eines Ventils und einer Luftpumpe (die es in der Antike jedoch noch nicht gab) ist es möglich, ein Gefäß so abzusperren, dass keine Luft mehr nachströmen kann. Dass dabei die Halbkugeln zusammenhielten, ist dem normalen Luftdruck außerhalb der Gefäße geschuldet, dem jetzt im Inneren - eben durch das Vakuum - kein Druck entgegensteht. Die von außen wirkende Druckkraft ist dadurch so groß, dass sie die beiden Halbschalen stark zusammenpresst. Die Folge: Ohne Klebstoffe oder Ähnliches hafteten beide Halbkugeln aneinander. Ein kleines Kind jedoch trennte sie mit geradezu spielerischer Leichtigkeit. Wie das möglich war, kann im DLR_School_Lab Neustrelitz selbst ausprobiert werden.
Vakuumforschung bis heute
Höhenprüfstand auf dem Testgelände im DLR-Standort Lampoldshausen. Credit: DLR (CC-BY 3.0)
Aber nicht nur in der Vergangenheit wurden Experimente durchgeführt, um das Vakuum besser zu verstehen. Auch heute sind solche Versuche von großer Wichtigkeit - wenn auch nicht mehr mit Pferden, die an Halbkugeln ziehen, sondern mit High-Tech-Instrumenten, wie beispielsweise in der Raumfahrt. Denn bekanntlich gibt es im Weltall keine Luft. Wie aber kann da ein Raketentriebwerk brennen, wenn es die dichten Schichten der Erdatmosphäre verlassen hat? Keine ganz einfache Frage, da Flammen doch eigentlich Sauerstoff benötigen! Solche Untersuchungen finden im Höhenprüfstand des DLR-Standortes Lampoldshausen statt - und zwar im Auftrag der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Hier wird das Oberstufentriebwerk der Trägerrakete Ariane 5 unter Weltraumbedingungen - also eben im Vakuum - getestet.
Selbst forschen
Auch das soll Aufgabe der Schülerinnen und Schüler beim Experiment "Unter Vakuum" sein. Anhand von bereitgestellten oder auch mitgebrachten Dingen untersuchen sie, wie sich diese im Vakuum verhalten. Was passiert mit einem Schaumkuss? Fliegt das Propellerflugzeug noch? Klingelt der Wecker? Aus den Beobachtungen werden Schlussfolgerungen - zum Beispiel zu den Eigenschaften von Stoffen - gezogen. Dabei erkennen die Jugendlichen, dass Versuche unter geänderten Umgebungsbedingungen zu neuen, manchmal überraschenden Erkenntnissen führen. Eine Vorgehensweise, wie sie in der Forschung täglich praktiziert wird.