Arbeitskreis Stannarius

Projekt Smartdust im Rahmen des ESA-Wettbewerbes DROP YOUR THESIS! -  November 2021

Fabian Guse, Paul Boße, Anton Murath, Micha Zenker

Das Projekt wurde 2021 von den Studenten im Rahmen der jährlichen ESA-Ausschreibung DROP YOUR THESIS!  erfolgreich eingeworben. In diesem Projekt soll die Dynamik eines Vielteilchensystems untersucht werden das aus kugelförmigen Objekten besteht, die durch vibrierende Wände eines Behälters zunächst angeregt werden und danach ihre Energie in dissipativen Stößen verlieren. Die Volumenkonzentration der Teilchen im Behälter ist dabei sehr gering (wenige Prozent), so dass die Kugeln untereinander nur durch gelegentliche Stoßprozesse miteinander wechselwirken. Die Besonderheit des experimentellen Aufbaus besteht darin, dass im Gegensatz zu früheren Projekten die Dynamik der Teilchen nicht durch optische Beobachtung mit externen Kameras erfolgen soll, sondern durch Auswertung der von den Partikeln selbst aufgezeichneten Bewegungsdaten. Das wird realisiert, indem einige der Kugeln innen mit einem Mikrochip ausgestattet sind, der Beschleunigungen und Rotationen protokolliert.

Die Experimente werden im Fallturm des ZARM in Bremen realisiert, wo sich das System für etwa 9 Sekunden im Zustand der Schwerelosigkeit befinden wird. Inmehreren Abwürfen können Anregungsstärke und Teilchenzahldichte modifiziert werden.

The VipGran experiment

 Im VIPGRAN-Experiment des Projektes SPACE GRAINS, in dem verschiedene Gruppen aus mehreren Ländern zusammenarbeiten, werden stark angeregte lockere Vielteilchensysteme (granulare Gase) unter Schwerelosigkeitsbedingungen untersucht. Bisherige Untersuchungen fanden auf Parabelflügen in Bordeaux und Paderborn statt, wo den Experimentatoren Experimentierzeit in 30 Parabeln mit jeweils 22 Sekunden Schwerelosigkeit zur Verfügung stehen. Für 2023 ist ein Experiment auf der Internationalen Raumstation ISS geplant.  

 https://www.youtube.com/watch?v=fUOwTlGeElM

71. Parabelflugkampagne der ESA "PFC71"

Sie fand vom 13.05 - 24.05.2019 bei Novespace in Bordeaux statt (http://www.novespace.fr/en,home.html).

Es geht in diesem Projekt um Experimente an stark angeregte granulare Gase unter Mikrogravitation.
Diese wurden am Vip-Gran Versuchsaufbau (siehe Bild 1) im Rahmen der 71. Parabelflugkampagne der ESA "PFC71") durchgeführt.

Bild 1: Versuchsaufbau

Teilgenommen haben Mitglieder von Space Grains, einer internationalen Kooperation von Wissenschaftlern aus verschiedenen Ländern (Frankreich, Belgien, Niederlande, Deutschland, Spanien, USA, China), siehe hierzu auch https://spacegrains.org

Die wissenschaftliche Koordinierung von Space Grains liegt in den Händen von Eric Falcon (Paris) und Nicolas Vandewalle (Liège).

Bild 2: v.l.: Eric Falcon (Paris), Fabien Palencia (Bordeaux), David Fischer (Magdeburg) und Eric Opsomer (Liège)

Die 33. Parabelflugkampagne des DLR vom 04. 03 bis 15. 03 2019

Freischwebende Blasen und Luftsprünge in der Schwerelosigkeit

• Die 33. Parabelflugkampagne des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist am 14. März 2019 auf dem Flughafen Bordeaux-Mérignac erfolgreich zu Ende gegangen.
• Das Parabelflugzeug, der Airbus A310 ZERO-G der französischen Firma Novespace, absolvierte an drei Flugtagen insgesamt 93 Parabeln.
• An Bord waren zehn Experimente deutscher Wissenschaftler aus den Bereichen Humanphysiologie, Grundlagenphysik und Materialwissenschaften.
• Schwerpunkte: Raumfahrt, Humanphysiologie, Materialwissenschaften und Physik

Experimente für den Weltraum und Anwendungen auf der Erde

Die Experimente stammten aus unterschiedlichen Forschungsgebieten und wurden an Universitäten und Instituten aus allen Teilen Deutschlands vorbereitet.

Die Abwesenheit der Schwerkraft war auch die entscheidende Voraussetzung für die Experimente von Prof. Ralf Stannarius und Torsten Trittel von der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Die Wissenschaftler untersuchten eine fundamentale Fragestellung der Fluiddynamik: die Oszillationen freischwebender flüssiger Membranen. Dafür regten sie zentimetergroße flüssigkristalline Blasen akustisch zu Schwingungen an. Der Mehrwert der Mikrogravitation ist in diesem Fall: dass die Objekte während der Aufzeichnung frei am Ort im Sichtbereich der Kamera schweben. In einem weiteren Experiment in Kooperation mit Prof. Jan Lagerwall von der Universität Luxembourg wurden ähnliche Blasen, flüssigkristalline Schalen, in wässriger Umgebung untersucht. In Schwerelosigkeit ändern sie ihre Geometrie. Nach Polymerisation unter Mikrogravitation sollten symmetrische Objekte entstehen, die später im Labor untersucht werden können.

"Unsere beiden Experimente OASIS und MiShell haben sehr gut funktioniert, unsere Erwartungen wurden übertroffen. Mit den Erkenntnissen aus dieser Kampagne werden wir zum fundamentalen Verständnis der Dynamik dünner flüssiger Filme beitragen", hält Prof. Stannarius fest.

https://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10212/332_read-32733/#/gallery/33714