Drop Your Thesis! Abschluss der Experimentierwochen 2012
Unser Wissen um Sandstürme, Lawinen und sogar die Ringe des Saturn dürfte sich dank der diesjährigen Ausgabe des ESA-Programms „Drop Your Thesis!“ beträchtlich ausgeweitet haben. Durch wiederholte Fallexperimente mit Stäbchen in einem Behälter konnten Studierende das Verhalten „granularer Gase“ besser beobachten als je zuvor.
Granulare Gase bestehen aus einer Ansammlung von Teilchen, wie sie in unterschiedlichen physikalischen Umgebungen vorkommen können, etwa in Sandstürmen, Lawinen, dem Asteroidengürtel oder den Saturnringen. Bisher war über ihr Verhalten jedoch nur wenig bekannt.
Das ESA-Programm Drop Your Thesis! nutzt den 146 Meter hohen Fallturm des Bremer Zentrums für Angewandte Raumfahrttechnik und Mikrogravitation (ZARM). Das Projekt 2012 war das GAGa DropT-Experiment. Das Team besteht aus Doktoranden der Magdeburger Otto-von-Guericke-Universität.
Beim GAGa DropT-Experiment kommen drei würfelförmige Behälter zum Einsatz, deren Wände während des Falls zum Schwingen gebracht werden können, um eine Ansammlung von Stäbchen in Bewegung zu versetzen. Bisher wurden granulare Gase üblicherweise nur in Computersimulationen mit kugelförmigen Teilchen untersucht. Mit ihrem Experiment wollten die Studierenden zylindrische Teilchen untersuchen und verwendeten deshalb Stäbchen. Um die Stäbchen in Bewegung zu versetzen, wurde das Experiment mit ähnlichen Aktuatoren ausgestattet, wie sie auch in Lautsprechern Verwendung finden.
Die Projektphase umfasste zwei Experimentierwochen. In der ersten Woche testeten die Studierenden ihre Ausrüstung und montierten sie dann in einer Testkapsel, die im Inneren des Fallturmes platziert wurde. „Die Ingenieure vom ZARM haben uns hervorragend unterstützt, von der Integration bis hin zum Experiment selber“, so Teammitglied Kirsten Harth.
„So konnten wir mehr über die Anlagen zur Simulation von Mikrogravitation erfahren. Außerdem konnten wir in Sachen Projektmanagement einiges dazulernen", fügt ihre Mitstreiterin Sandra Wegner hinzu.
In der zweiten Woche fand montags der erste Start statt. Das Experiment wurde den Turm hinaufkatapultiert, und während der Aufstiegs- und der nachfolgenden Fallphase entstanden für 9,3 Sekunden annähernd schwerelose Bedingungen, die so genannte Mikrogravitation. In diesem Zeitraum filmte das Team das Verhalten der Teilchen in den Behältern, um es später auswerten zu können.
Nach Durchsicht der Daten am Nachmittag desselben Tages passte das Team die Experimente leicht an, da eine Reihe von Stäbchen an den Wänden haften geblieben war. Während der restlichen Woche wurde das Experiment jeden Morgen gestartet und die Daten im Anschluss zur weiteren Verbesserung des Versuchsaufbaus überprüft.
Mit den in dieser Woche gesammelten Daten kann das Team jetzt die Bewegungen und die Verteilung der Stäbchen im dreidimensionalen Raum analysieren, anstatt wie bei herkömmlichen Simulationen auf nur zwei Dimensionen angewiesen zu sein.
„Es war phantastisch, dass wir hier Mikrogravitations-Experimente durchführen durften. Ich habe viel über den Aufbau eines Experiments und dessen Steuerung mittels Mikrocontroller gelernt. Die Teilnahme an den Experimenten hier im Fallturm hat mir großen Spaß gemacht. Mit den Ergebnissen der Versuche werde ich neue Erkenntnisse über granulare Gase gewinnen“, so Teammitglied Kathrin May.
Dies ermöglicht uns wiederum ein besseres Verständnis der natürlichen Vorgänge, bei denen granulare Gase im Spiel sind.
Drop Your Thesis! 2013 ist bereits in Planung. Studierende können sich noch bis zum 11.02.2013 online mit ihren Projekten bewerben. Nähere Infos dazu gibt es hier.
