Quelle: DLR.

Bei den drei- bis vierstündigen Flügen fliegt der Airbus A300 ZERO-G der französischen Firma Novespace je 31 Parabeln. Dabei steigt das Flugzeug aus dem horizontalen Flug in einem Winkel von bis zu 52 Grad steil nach oben. Dann drosselt der Pilot die Schubkraft der Turbinen und fliegt dabei eine Bahn, die einer Wurf-Parabel entspricht. Der Airbus befindet sich dabei mit seinen Passagieren und Experimenten im freien Fall, wobei für etwa 22 Sekunden annähernde Schwerelosigkeit herrscht. Insgesamt stehen bei der 13. Parabelflug-Kampagne an vier Flugtagen mehr als 40 Minuten Schwerelosigkeit zur Verfügung. Neben eigenständiger Forschung werden auch Experimente für die Internationale Raumstation ISS vorbereitet. Medizinische Untersuchungen sollen zudem den Weg für Langzeitaufenthalte im All und damit beispielsweise für Reisen zum Mars ebnen.

So sind die Experimente von Prof. Oliver Ullrich von der Universität Magdeburg die ersten Untersuchungen in Schwerelosigkeit, die das Immunsystem des Gehirns zum Ziel haben. Bei längerem Aufenthalt im Weltraum bekommen Astronauten häufig Probleme mit der Immunabwehr. Gerade im Gehirn ist jedoch eine hochfein regulierte und kontrollierte Immunüberwachung überlebenswichtig. Solange das „Immunproblem“ im Weltraum nicht gelöst ist oder mit Medikamenten behandelt werden kann, sind Langzeitflüge bei erdfernen Missionen kaum vertretbar. Denn die Folgen für Gehirn und Körper der Astronauten sind derzeit noch unbekannt.

Ein anderes Experiment widmet sich neuen Technologien für zukünftige Raumfahrt-Missionen. Das Team um Marco Straubel vom Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik des DLR Braunschweig beschäftigt sich mit aufrollbaren, ultraleichten Kohlenstofffaser-Masten. Diese Bauteile benötigt man beispielsweise für entfaltbare Sonnenkollektoren, und sie sollen möglichst platzsparend ins All gebracht werden. Dabei sind sie ebenso stabil wie Metallmasten, aber wesentlich leichter und damit günstiger beim Transport.

1425 Parabeln in zehn Jahren

Die DLR-Raumfahrt-Agentur führt ihre Parabelflüge seit zehn Jahren durch. Mit der 13. Flugkampagne wird der Airbus A300 ZERO-G für das DLR 227 Experimente mit einem Gesamtgewicht von fast 33 Tonnen in den freien Fall gebracht haben. Auch Schüler waren an biologischen und medizinischen Experimenten beteiligt. Selbst zwei künstlerische Experimente waren mit an Bord. Bei 1425 Parabeln standen insgesamt acht Stunden und 20 Minuten Schwerelosigkeit zur Verfügung.

1999 begann alles zunächst mit einer Kampagne pro Jahr mit je drei bis vier Flugtagen. Da Wissenschaftler die Schwerelosigkeit sowie den Wechsel mit normaler und doppelter Schwerkraft immer häufiger als Forschungsumgebung nachfragen, startet das DLR inzwischen meist zweimal im Jahr. Zwar ist die Schwerelosigkeit pro Parabel stets nur kurz, doch ermöglichen Innovationen in der Messtechnik heute vielfältigere Experimente auf Parabelflügen als vor zehn Jahren. Der nächste DLR-Parabelflug findet im September 2009 statt, dann zum vierten Mal vom Flughafen Köln-Bonn aus.

Forschung in der Schwerelosigkeit
Die Evolution des Lebens und alle biologischen, physikalischen und chemischen Prozesse auf der Erde laufen immer unter Einwirkung der Erdschwerkraft ab. Daraus ergeben sich viele Fragen, beispielsweise: Welchen Einfluss hat die Schwerkraft auf physikalische und biologische Vorgänge? Kann man mit entsprechendem Wissen technologische Prozesse oder Produkte verbessern? Inwieweit können grundlegende Untersuchungen an gesunden Menschen in Schwerelosigkeit zur Behandlung von Patienten auf der Erde beitragen? Forschung in Schwerelosigkeit bietet eine einmalige Gelegenheit, Prozesse und Reaktionen ohne die Einwirkung der Schwerkraft zu untersuchen und dabei auf grundlegende Phänomene zu stoßen. Die Parabelflüge sind dabei wissenschaftlich und technologisch eine Brücke ins All.

Der Beitrag Zehn Jahre DLR-Parabelflüge erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von dominikheidler. Quelle: Frozen-Reality.

Das Experiment
Die Studenten Florian Maier, Benjamin Holfeld, Mirko Izzo und Salvatore Dinardo bauten eine Vorrichtung, mit deren Hilfe man Momentaufnahmen und 3D-Bilder von Projektilen erstellen kann.

Vielleicht fragen Sie sich jetzt, was das mit Raumfahrt zu tun hat – ganz einfach: Die Experimente zeigen z.B. die Ausmaße eines Stücks Weltraumschrott, das in ein Solarpaneel der ISS fliegt. Um alles wahrheitsgetreu nachzustellen, wird aber Schwerelosigkeit benötigt! Eine Möglichkeit, künstlich Schwerelosigkeit zu erzeugen, ist ein Parabelflug.

Der Parabelflug
Ein Parabelflug funktioniert so:

Das Flugzeug (umgebauter Airbus A300) fliegt in einem Winkel von ca. 54° nach oben. Die Triebwerke werden gedrosselt, sodass das Flugzeug eine Wurfparabel beschreibt. In dieser Zeit (ca. 20 Sekunden) werden die Experimente durchgeführt. Das Flugzeug wird wieder abgefangen und setzt zur nächsten Parabel an. Da bei eines solchen Flügen der Gleichgewichtssinn und die Augen Informationen an das Gehirn senden, die nicht zusammenpassen, reagieren manche Menschen mit Übelkeit, weshalb vor dem Flug Medikamente dagegen verabreicht werden.

Die ESA führt Parabelflüge mit einem umgebauten Airbus A300 durch, aber sogar mit kleinen Sportflugzeugen sind Parabelflüge möglich – allerdings nur für wenige Sekunden. Parabelflüge werden nicht nur zu experimentellen Zwecken durchgeführt – sie dienen auch dazu, Astronauten an die Schwerelosigkeit zu gewöhnen und werden oft benutzt, um Filme wie z.B. Apollo 13 zu drehen. Am ersten Flugtag wurde mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichnet, die 1.000 Bilder pro Sekunde erstellte. Am zweiten Tag kam dann das Frozen Reality-Verfahren zum Einsatz, bei dem die Experimente von einer Kurve aus zehn Digitalkameras gefilmt wurde. Aus diesen Aufnahmen wurden dann die 3D-Bilder erstellt.
Zum Schluss noch ein Interview mit Florian Maier

Wie sind Sie darauf gekommen, das Experiment zu machen?

Auf einem Jungforscherkongress unseres Vereins juFORUM e.V. (ich war dort 2 Jahre aktiv tätig) fragte man uns von Seiten der ESA, ob wir Interesse hätten, eigene Experimente in Schwerelosigkeit bei einem Ariane-5-Testflug mitfliegen zu lassen. Das war natürlich ein Angebot, was man nicht alle Tage bekommt. Wir haben uns überlegt, was man denn in der Schwerelosigkeit alles experimentieren kann und nachdem mein Teamkollege Benjamin Holfeld Physik und ich Medientechnologie studieren, sind wir darauf gekommen, physikalische Experimente mit meinem 1999 entwickelten Visualisierungs-Verfahren „Frozen Reality“ (www.frozen-reality.de) aufzunehmen – und zwar einmal in Schwerkraft und im Vergleich dazu in der Schwerelosigkeit. Die Ergebnisse wollten wir dann vergleichen und Erkenntnisse daraus ableiten bzw. Anschauungsmaterial für Lehre und Forschung generieren. Also haben wir ein Proposal eingereicht und gewartet. Irgendwann hieß es aber, dass sich die ESA-Führung gegen studentische Experimente bei dem Ariane-5-Testflug entschieden hätte. Es sei zu gefährlich, da diese studentischen Experimente evtl. den Testflug stören könnten. Der Gedanke an das teuerste Feuerwerk aller Zeiten war einfach noch zu präsent. Also haben wir uns nach einer Alternative für unser Proposal umgehört und da kamen wir auf die Student Parabolic Flight Campaign der ESA. Das war fast noch besser als das erste Angebot, denn hier konnten wir selbst mitfliegen, das Experiment selbst durchführen und die Schwerelosigkeit am eigenen Leib erfahren.

Wie ist das Experiment gelungen?

Unsere Experimente sowohl mit den „Frozen Reality“-Aufnahmen als auch mit der Highspeedkamera sind gelungen, auch wenn wir bis kurz vor dem ersten Parabelflugtag die ganze Nacht eine zunächst defekte Schaltung repariert haben. Völlig übernächtigt (ich hatte vielleicht eine Stunde Schlaf) begannen wir dann den Tag des ersten Parabelflugs. Es hat dann aber alles wunderbar funktioniert und die Ergebnisse sind sehr zufriedenstellend gewesen.

Ist auf dem Flug alles glatt gelaufen?

Bei unserem Experiment schon (wenn man mal davon absieht, dass einige Nylonschnüre, mit denen wir die Projektile für unsere Impact-Versuche gespannt haben, unter der großen Belastung des wiederholten Experimentierens gerissen sind), bei unserem Nachbarexperiment ist jedoch Wasser aus der Apparatur ausgetreten (es ging um Experimente zur Kapillarwirkung in Schwerelosigkeit). Die Situation war etwas brenzlig, da wir 15 teure Digitalkameras und eine noch viel teurere Highspeedkamera in unserem Experiment eingebaut hatten. Wäre das nass geworden und hätte es einen Kurzschluss gegeben, hätten wir ein Problem gehabt. Wasser bleibt nämlich in der Schwerelosigkeit nicht am Boden, sondern verteilt sich als fliegendes, waberndes Gebilde im Raum… Bis die Schwerkraft einsetzt. Dann fällt dieses Gebilde mit einem großen Spritzer zu Boden… Aber wie gesagt, es lief alles glimpflich ab, das Wasser des Nachbarexperimentes wurde sofort mit Handtüchern aufgesaugt und somit war unser Experiment sicher.

Wie hat ihnen der Parabelflug gefallen?

Mir persönlich wahnsinnig gut. Es war die beste Erfahrung meines Lebens! Richtig schwerelos zu sein, ist schon ein gutes Gefühl. Für ein paar Leute aus anderen Teams war die Schwerelosigkeit jedoch etwas gewöhnungsbedürftig. Ihnen wurde sehr schlecht, obwohl man zur Unterdrückung der Übelkeit spezielle Tabletten bekommt. Diese Tabletten betäuben quasi den Gleichgewichtssinn. Nachteilig ist, dass man davon alleine sehr müde werden würde. Daher bekommt man noch „staatlich lizenzierte“ Amphetamine, die den Kreislauf stimulieren. Bei mir hat dies gewirkt – wie gesagt, ich hatte in der Nacht zuvor vielleicht eine Stunde Schlaf, und die Wochen davor auch nicht mehr als 3-4 Stunden pro Nacht, aber nach den Tabletten war ich topfit… gerüchteweise sollen sich einige Teilnehmer die Amphetamine für die Party danach aufgehoben haben – aber wie gesagt, das sind Gerüchte… Nachdem die Arbeit nach 29 Parabeln getan war, habe ich mir bei der letzten Parabel noch einen ganz besonderen Traum erfüllt. Ich hatte von daheim einen kleinen Orientteppich mitgenommen, setzte mich darauf und schwebte auf diesem fliegenden Teppich quer durch das Flugzeug. Dies war zwar ein nicht sehr wissenschaftliches Experiment, aber wohl das lustigste…)

• Video vom Parabelflug 
• Bilder (auch in 3D) vom Experiment
  • Flüssigkeiten
  • Bruchversuche
  • Granulare Materie
  • Technik

Der Beitrag Frozen Reality erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Guido Schumann. Vertont von Dominik Mayer.

Eine der Gruppen, das Team „zero-g graz“ aus Österreich, hat sich mit dem Essen von Astronauten für zukünftige Missionen zum Mars beschäftigt. Sie wollen neue Möglichkeiten des Nachwürzens von Speisen und einen Effekt der bei Langzeitaufenthalten im All untersuchen. Hierbei haben Raumfahrer festgestellt, dass ihr Geschmacks- und Geruchssinn nachlässt – etwas was wahrscheinlich mit der Veränderung der Blutverteilung im Körper zu tun hat.

Im Jänner wurde von den Österreichern ihr Vorschlag, des Ansprühens von Speisen, einer deutlichen Verbesserung zum jetzigen Aufschmieren von einigen wenigen Saucen, wie Ketchup oder Barbecue-Sauce, sowie ein aus einer DIN-Norm entwickeltes Testprocedere zum Feststellen von Geschmacks- und Geruchsschwellenwerten eingereicht. Anfang März kam dann die fantastische Nachricht aus dem ESTEC in Holland: das Team darf als erstes österreichisches Studententeam an der SPFC teilnehmen.

Viel Arbeit im Labor und beim Konstruieren folgt und Ende Juli ist der Experiment-Rack fertiggestellt. „In der besonderen Umgebung des Flugzeugs müssen alle Experimente ziemliche hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen, schließlich kann man bei Problemen ja nicht einfach den Raum verlassen“, erläutert der „Chef-Konstrukteur“ und Maschinenbau-Student Gunter Taschil. Am 10. Juli machte man sich dann mit dem gesponsorten VW-Bus die 1.600 Kilometer auf nach Bordeaux, wo der Airbus A300 Zero-G der Firma Novespace, dem von der ESA genutzten Flugzeug, stationiert ist.

Eine Woche harte Arbeit in der dortigen Werkstatt stand auf dem Plan – die Endmontage, letzte Tests, die Behebung kleinerer Probleme und der alles entscheidende „Security Visit“ durch den Piloten, die Sicherheitscrew und Vertreter der französischen Behörden sind nur ein Ausschnitt von allem was bei fast 40 Grad Außentemperatur zu erledigen war. Jedoch erging es auch keinem der anderen 29 Teams aus allen ESA-Mitgliedsländer anders, hat man ja ein gemeinsames Ziel – das Erlebnis der Schwerelosigkeit. Andere Experimente beschäftigten sich beispielsweise mit einem Duschsystem für Astronauten, dem Verhalten von Knochenzellen in Schwerelosigkeit, den Eigenschaften von Ferro-Fluiden und sogar Satellitenprototypen wurden getestet.

Am 18. Juli, nach einem Wochenende letzter Entspannung am Strand, stieg dann bei allen Teilnehmern zum ersten mal der Adrenalinspiegel – das Flugbriefing und der Eingewöhungsflug standen auf dem Programm. Das Manöver des Airbus sieht folgendermaßen aus: Mit Vollgas zieht der Pilot die Maschine bis zu einem Winkel von 47 Grad hoch, alle Insassen werden mit 1,8 g auf den Boden gedrückt, dann wird der Schub weggenommen und mit der Ansage „Injection“ beginnt der Airbus im freien Fall eine Wurfparabel zu beschreiben und alles innerhalb wird schwerelos. 22 Sekunden später bei einem Neigungswinkel von 45 Grad zieht der Pilot wieder mit voll laufenden Triebwerken hoch, jeder erlebt wieder die 1,8-fache Schwerkraft. Dieser Wechsel zwischen Hyper- und Mikrogravitation schlägt vielen Leuten trotz Medikamenten auf den Magen und die schon flugerfahrenen ESA-Betreuer stellen sogar eine „Übelkeitshitliste“ auf.

Zum ersten mal tönt „Pull Up“ durch das Flugzeug, jeder spürt das doppelte seines Gewichts und wird in den Sitz gepresst, dann nach „Injection“ das großartige Gefühl – man hebt ab und schwebt wahrhaftig durch die Luft und im Gegensatz zur Achterbahn hält dies lange 22 Sekunden an. Jeder erlebt ein wahnsinniges Glückgefühl, dass sich beim ersten Flug noch vier Mal wiederholt – beim Rückflug zum Flughafen gibt es nur ein Thema, der morgige erste Experimentierflug und die Steigerung des eben Erlebten, denn dann kann man sich frei im Flugzeug bewegen und muss nicht wie jetzt in seinem Sitz bleiben. Einige haben aber auch einen leicht zweifelnden Gesichtausdruck, hatten sie schon jetzt ein mulmiges Gefühl im Magen und sehen deswegen dem langen Flug nicht hundertprozentig zuversichtlich entgegen. Am Abend erteilen die Sicherheitsleute noch den Rat, die üppige französische Küche nicht zu sehr zu genießen und auch den Wein der Region sein zu lassen.

Die nächsten beiden Tage das selbe Bild, jeweils zwei Teammitglieder in den blauen Spezialanzügen stellen sich für die Medikamente Skopalamin und Koffein – damit die Nebenwirkungen, vor allem Müdigkeit, des ersten ausgeglichen werden – an, die anderen beiden sind für letzte Vorbereitungen im Flugzeug. Zehn Minuten vor dem Schließen der Tür nochmals der Rat auf die Toilette zu gehen, im Airbus gibt es nämlich keine, was bei drei bis vier Stunden Flugzeit bis zur Rückkehr durchaus zu einem kleinen Problem werden kann.

Der Airbus hebt ab, die Experimente werden bereit gemacht und das Manöver vom Vortrag wiederholt sich 31 mal – 30 Experimentatoren arbeiten hart und versuchen bestmögliche Ergebnisse zu bekommen, aber auch der Spaß kommt nicht zu kurz. Die „free-floating area“ wird ausgiebig genutzt und Dinge, die am Boden nie möglich wären, werden ausprobiert.

Doch wie erwartet gibt es auch erste Ausfälle, die ersten die ihr Frühstück nicht bei sich behalten sind aber skurilerweise die beiden ESA-Betreuer und nicht wie erwartet eines der Teams auf dem „Kotz-Ranking“. Auch bei den Grazern schlägt der wiederholte Schwerkraftwechsel am Ende zu – bei einem ist nach der 26. Parabel nicht mehr an Testen zu denken, die Kotztüte muss er aber trotzdem nicht benutzen. „Das Gefühl ist einfach unbeschreiblich, man hebt wirklich einfach ab und beginnt zu schweben“, beschreibt Hannes Schleifer. So sind sich alle einig – viel zu schnell ist die Zeit vergangen und die letzte Parabel geflogen – jeder würde wohl sofort wieder einsteigen und erneut mitfliegen.

Das Fazit – alle konnten Daten von ihren Experimenten sammeln, einige hatten leichte Probleme und alle haben mehr als 13 Minuten lang das Gefühl erlebt, dass auch Astronauten als fantastisch beschreiben. Vielleicht wird ja einer der 20 Studenten irgendwann auch wirklich den Weltraum erobern und für alle, die nun auf den Geschmack gekommen sind, die nächste Kampagne wird wahrscheinlich im Herbst ausgeschrieben.

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• Zero-G Artikel vor dem Flug

Der Beitrag Zero G Graz erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Guido Schumann. Vertont von Dominik Mayer.

Als Parabelflug wird ein besonderes Flugmanöver bezeichnet, bei dem das Flugzeug mehrere (meist fünf bis 30) nach unten geöffnete Parabeln mit dem Scheitel nach oben in der Luft beschreibt. Dazu geht die Maschine zuerst in einen 45 Grad-Steigflug. Vor Erreichen des Scheitels werden die Triebwerke gedrosselt, so dass das Flugzeug nun in einen nahezu antriebslosen, zunächst nach oben führenden Sturzflug übergeht. Nach 15 bis 30 Sekunden Sturzflug wird die Maschine durch Hochfahren der Triebwerke und Ziehen des Höhenruders wieder abgefangen. Parabelflüge dienen der Erzeugung von Schwerelosigkeit. Es ist für Personen und größere Geräte die einzige Möglichkeit diese zu erreichen ohne den Weltraum aufsuchen zu müssen.

Während des Steigfluges und des Abfangens herrscht im Flugzeug nahezu doppelte Schwerkraft. Während der Sturzflugphase ist alles im Inneren der Maschine nahezu völlig schwerelos, da es sich im freien Fall befindet.

Bei einem Flug werden mit Pausen, abhängig vom Wetter, bis zu 30 Parabeln geflogen. Während der „Student Parabolic Flight Campaign“ sind es insgesamt mit dem Eingewöhnungsflug fünf Parabelflüge.

Die ESA erreicht pro Jahr während ihrer Parabelflug-Kampagnen insgesamt eine Gesamtdauer an Schwerelosigkeit von etwa 90 Minuten, was einer Erdumrundung der ISS entspricht.

Viele Menschen reagieren auf die schnellen Schwerkraftwechsel bei einem Parabelflug mit Übelkeit oder Brechreiz. Daher werden vor einem solchen Flug meist spezielle Medikamente verabreicht (die aber manchmal wiederum Nebenwirkungen verursachen). Viele Teilnehmer empfinden die Schwerelosigkeit allerdings als angenehm, weswegen solche Flüge auch sehr beliebt sind.

Generell können mit praktisch jedem Flugzeug Parabeln geflogen werden. Zum Einsatz kommen aber meist leicht modifizierte militärische (eine Il-76 bei der russischen Raumfahrtbehörde, eine KC-135 bei der NASA) oder zivile (bei der ESA ein Airbus A300) Transporter. Vorteilhaft ist ein weiter Innenraum, der genug Platz für Experimente und zum freien Schweben bietet. Wegen der oben geschilderten unangenehmen Symptome bei vielen Teilnehmern tragen diese Maschinen den Spitznamen „Kotzbomber“.

Der bei der ESA zum Einsatz kommende, speziell adaptierte Airbus „A300 Zero-G“, ist in Bordeaux stationiert und gehört zu einem Teil der CNES und der Firma NOVESPACE. Der Airbus ist laut ESA-Angaben dass größte für Parabelflüge eingesetzte Flugzeug der Welt. Technisch betrachtet ist das Flugzeug der Prototyp Nr. 3 des A300. Es hat jedoch im Vergleich zu Linienmaschinen nur wenige Flugstunden „auf dem Buckel“, da das Flugzeug füher nur zu Testzwecken und heute nur drei- bis viermal im Jahr für Parabelflugkampagnen eingesetzt wird.

Einen kleinen Schönheitsfehler hat jedoch dieser A300. Es gibt keine Toilette an Bord – durchaus „problematisch“, wenn wegen schlechten Wetters das Ausweichgebiet über dem Mittelmeer angeflogen werden muss.

Studententeams aus allen ESA-Mitgliedsländern können sich mit Ihren Experimenten für die „Student Parabolic Fligth Campaign“ und damit für eine Gelegenheit, einen Parabelflug mit zu erleben, bewerben. Die erste derartige Kampagne geht übrigens auf die Idee eines ESA-Astronauten (Wubbo Ockels) zurück.

Anfang März wurden nun die Teams für diese Jahr bekannt gegeben und diese werden Mitte/Ende Juli von Bordeaux fliegen. Im Folgenden werden wir uns das nominierte österreichische Team „Zero-G Graz“ mit Ihrem Experiment, dem „Spice Cube“, näher ansehen.

Das Team
Ein vierköpfiges Team beider großer Grazer Universitäten (Karl-Franzens-Universität und Technische Universität Graz) wurde dieses Jahr für den Wettwerberb der ESA nominiert und hat damit als bisher einziges und erstes österreichisches Team diese Chance erhalten.

Das Team „Zero-G Graz“ setzt sich aus folgenden Personen zusammen:

• Björn Ernecker aus Micheldorf (OÖ) studiert an der TU Graz im 6. Semester technische Chemie.
• Hannes Gröller aus Welgersdorf (Bgld.) absolviert den „ULG Space Sciences“ und hat bereits das Bakkalaureatsstudium Telematik an der TU abgeschlossen. Er studiert zurzeit noch das zugehörige Magisterstudium sowie technische Physik.
• Hannes Schleifer aus Thalheim (OÖ) studiert seit WS 2001/02 an der Karl-Franzens-Universität Graz Chemie im Studienzweig Biochemie und Molekularbiologie.
• Gunter Taschil ebenfalls aus Thalheim (OÖ) studiert im 4. Semester an der TU Wirtschaftsingenieurwesen – Maschinenbau.

Seitens der Universitäten hat Herr Prof. Dr. DI Erich Leitner vom Institut für Lebensmittelchemie und -technologie der TU Graz die wissenschaftliche Betreuung übernommen.

Die Initiative für die Bewerbung ging von Hannes Schleifer aus, Björn Ernecker und Hannes Gröller haben bereits sehr erfolgreich im Jahr 2003 über die TU am „AURORA Student Design Contest“ der ESA teilgenommen.

Das Experiment
Das Experiment beschäftigt sich mit den Auswirkungen von Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper. Hierbei aber nicht mit den weithin bekannten Effekten, wie dem Muskel- und Knochenschwund, sondern damit, dass bei Langzeitaufenthalten im All der Geschmacks- und Geruchssinn nachlässt.

Betrachtet man die Zukunft der bemannten Raumfahrt, so ist jeder Versuch auf den Mars zu fliegen, aber auch „normale“ Aufenthalte von Crews auf der Internationalen Raumstation von zwei Charakteristika geprägt – langer Missionsdauer und internationaler Beteiligung. Weitab von Familie und Freunden sowie der heimatlichen Umgebung ist vertrautes und wohlschmeckendes Essen sicher ein nicht zu unterschätzender Faktor was die Stimmung an Bord eines Raumschiffs betrifft.

Mit dem „Spice Cube“, so der Name des Experiments, sollen zwei Tests durchgeführt werden. Erstens, ob das direkte Ansprühen von Gerichten eine bessere Möglichkeit des Nachwürzens darstellt, als das bisher praktizierte Auftragen von einigen wenigen, dickflüssigen Gewürzsaucen bzw. Salz- und Pfefferlösung. Dies hätte den weiteren Vorteil, dass beispielsweise ein Italiener mit einer fertigen Lösung seinem Essen einen eher mediterranen Touch geben könnte, abhängig vom bevorzugten Geschmack jemand anderes aber lieber Curry-Sauce aufsprühen könnte. Der zweite Test stellt eine sensorische Prüfung (analog DIN 10959 und 10961) dar, das heißt mit den vier Grundgeschmacksrichtungen werden Tests auf Geschmacks- und mit verschiedenen Geruchsstoffen auf Geruchsempfindlichkeit gemacht. So sollen mittels einer wissenschaftlich verifizierten Methode Daten erhoben und diese mit vorher erfassten verglichen werden, um einen eventuellen Effekt nachzuweisen. Ein weiterer Aspekt ist die Testmethode generell in Schwerelosigkeit zu erproben, es wäre dann beispielsweise Astronauten auf der Internationalen Raumstation ISS möglich wirklich Langzeitdaten zu erheben.

Die von den anderen Teams durchgeführten Experimente sind vielfältig, generell lassen sich die Arten von Experimenten, die im Rahmen der bisherigen „Student Parabolic Flight Campaign“ gemacht werden, grob in folgende Kategorien einteilen:

• Untersuchung von physikalischen Effekten (Kapillarkräfte in Schwerelosigkeit, Schaumbildung)
• Roboter- und Satellitentechnik (von selbststeuernden, kleinen, fliegenden „persönlichen Assistenten“ bis zu Technikmodellen für Ansätze, wo ein Robtoter ausgesandt würde, um „tote“ Satelliten zu bergen)
• biologische Experimente (Verhalten von Motten/Krabben/Goldfischen in Schwerelosigkeit)
• Testen von Ideen, die das Leben in Schwerelosigkeit erleichtern bzw. Probleme von Astronauten lösen sollen (z.B.: Test der „Tragbarkeit“ eines an bestimmten Stellen verstärkten Anzuges [damit dort mehr Kraft zum Bewegen aufgebracht werden muss] um dem Muskelschunwd entgegenzuwirken oder ob Magnete in Schuhen und deren Halt auf einer Metallplatte ausreichend Halt und doch Flexibilität geben)

Wir bedanken uns bei der Gruppe Zero-G Graz für die Bereitstellung der Informationen.

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Quelle: ESA.

Zwölf internationalen Forscherteams bot sich die Gelegenheit, an Bord des Spezial-Airbus A300-B2 der ESA in freien Fall zu experimentieren. In dem größten „Zero-G“-Flugzeug der Welt wurden diesmal auf insgesamt drei Flügen sechs physikalische, vier lebenswissenschaftliche und zwei studentische Experimente durchgeführt.

Seit 1984 betreibt die ESA ein eigenes Parabelflug-Programm, das Forschern breitester Couleur wissenschaftliches Arbeiten in der Schwerelosigkeit ermöglicht. Neben der Grundlagenforschung testen die ESA-Spezialisten während der zweimal jährlich stattfindenden Flug-Kampagnen auch Weltraum-Equipment und bereiten Experimente vor, die später an Bord einer Plattform – wie der Internationalen Raumstation ISS – eingesetzt werden. Damit später im Orbit alles so perfekt funktioniert, wie es sich die unter der irdischen Gravitation lebenden Wissenschaftler einst ausgedacht hatten.

Wenn der mit Experimenten voll gepackte Spezial-Airbus „Zero G“ vom Rollfeld des Flughafens Bordeaux-Mérignac abhebt, steht den Forschern ein anstrengender Trip bevor: Während des Himmelsritts erleben sie Schwerelosigkeit und doppelte Erdschwere im Wechsel. Und das im Minutentakt.

Himmelsrodeo im Dienst der Wissenschaft
Der Airbus steigt zunächst mit einer Geschwindigkeit von 810 km/h auf etwa 6000 Meter Höhe. Dann zieht der Pilot die Maschine mit Vollschub steil hoch. Eine knapp zweifache Erdschwere presst nun die Passagiere in die Polster. In etwa 8500 Meter Höhe drosselt der Pilot die Triebwerke. Durch den Eigenschwung getragen beschreibt das fast antriebslose Flugzeug eine Parabel und geht dann in den Sturzflug über. In dieser Flugphase herrschen nun an Bord jene magischen 20 Sekunden Schwerelosigkeit, in der die Wissenschaftler an ihren Experimenten arbeiten können. Schließlich fängt der Pilot die Maschine in 6000 Meter Höhe wieder ab und die Schwerkraft kehrt mit doppelter Wucht zurück. Nach kurzem „Normalflug“ beginnt die Berg- und Talfahrt aufs Neue. Während des rund zweieinhalbstündigen Rodeos am Himmel absolviert das fliegende Labor 31 solcher Parabeln. Die Forscher an Bord haben also insgesamt etwa 10 Minuten Zeit, im freien Fall ihre Versuche durchzuführen. Dabei müssen sie ihre Arbeit in 20-Sekunden-Häppchen einteilen. „20 Sekunden pro Parabel sind eine sehr kurze Zeit. Wenn man aber gut genug vorbereitet ist, kann das auch eine relativ lange Zeit sein“, so Vladimir Pletser, der ESA-Koordinator für die Parabelflug-Kampagne.

Feuer in der Schwerelosigkeit
Gut vorbereitet waren alle, die an der 34. Flugkampagne der ESA teilgenommen haben. Monatelang hatten die Teams darauf hingearbeitet, ihre sehr unterschiedlichen Experimente endlich frei vom Störfaktor Schwerkraft durchführen zu können. Ein niederländisches Team versuchte beispielsweise zu klären, warum es in so genannten HID-Gasentladungslampen immer wieder zu Störungen kommt. Mittels Spektroskopie beobachteten die Wissenschaftler, wie das Gas in den Lampen unter veränderten Schwerkraftbedingungen reagiert. Die extrem energieeffizienten HID-Lampen werden unter anderem in Autoscheinwerfern und zur Beleuchtung von Sportstadien eingesetzt. Ein Team aus Frankreich hatte eine kleine Brennkammer an Bord installiert, um zu untersuchen, wie sich Flammen in der Schwerelosigkeit verhalten. Das Experiment soll helfen, die Feuergefahren an Bord bemannter Raumfahrzeuge besser einschätzen zu können.

ESA-Astronauten als Testobjekt
Neben den physikalischen standen auch mehrere biomedizinische Experimente auf dem Programm. Eine Forschungsgruppe aus Belgien untersuchte, wie sich Herzfrequenz und Blutdruck durch wechselnde Schwerkrafteinwirkung verändern. Die gewonnen Erkenntnisse können helfen, aus dem All zurückgekehrte Astronauten zu betreuen, aber auch Patienten auf der Erde zu behandeln. Den Belgiern stand während des Parabelfluges mit Frank de Winne eine weltraumerfahrene Testperson zur Seite.

Der ESA-Astronaut de Winne war im Oktober 2002 mit der Taximission Sojus TMA 1 „Odissea“ zur Internationalen Raumstation ISS gestartet und hatte das belgische Experiment auf diesem Flug schon einmal absolviert. Im Herbst diesen Jahres soll das Experiment dann zum zweiten Mal auf einer Sojus-Mission mitfliegen. Erprobt wurde auch das Lungenfunktionssystem PFS, das voraussichtlich ebenfalls in Kürze ins All startet. Das Gerät, das beim Parabelflug zum ersten Mal im freien Fall getestet wurde, soll an Bord der Internationalen Raumstation ISS installiert werden. Es analysiert die Gasmischung im Atem der Astronauten. Mit ihm lässt sich feststellen, wie sich die Lungenfunktion des Menschen in der Schwerelosigkeit verändert.

Dass auch der Humor in der Schwerelosigkeit nicht zu kurz kommen muss, bewiesen die Forscher auf dem abschließenden Flug. Während der letzten Parabeln dieser 34. Kampagne wagten sie sich an ein ganz besonderes Experiment: Sie probierten höchst amüsiert aus, ob es im freien Fall möglich ist, auf einem fliegenden Teppich zu reiten.

Übrigens. Wer sich einen besseren optischen Eindruck von der letzten Parabelflugkampagne verschaffen will, sollte am Samstag, dem 26. April um 11.35 Uhr das ZDF einschalten. Der Moderator der Kindersendung PuR, Jo Hiller hat mit seinem Team die Forschungsarbeiten an Bord des Flugzeuges dokumentiert und wird sie den jungen Zuschauern des ZDF am Samstag vorstellen. Weitere Informationen zur Sendung können auf der Internetseite des Kindermagazins abgerufen werden:

www.tivi.de/PUR

Der Beitrag Ritt auf dem fliegenden Teppich erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Karl Urban, bearbeitet von Star-Light, Quelle: ESA.

Für viele Studenten ist die Arbeit im Labor „zu normal“. Sie wollen ihre Ideen direkt in den Weltraum tragen. Der „Astronauten-Student“ im All ist bis heute nicht möglich. Allerdings können einige Studierende die Möglichkeit nutzen, an Parabelflügen teilzunehmen. Dies ist ein Weg, Schwerelosigkeit kurzzeitig in einem Flugzeug zu erzeugen.

Die von der ESA organisierte Student Parabolic Flight Campaign beteiligte 32 Studentengruppen aus Universitäten in ganz Europa, um ihnen Schwerelosigkeits-Forschung auf Parabelflügen zu ermöglichen. Sie waren die besten von 120 Teams, die Vorschläge zu einem Forschungsprojekt in Schwerelosigkeit einreichen sollten. 16 Gruppen flogen innerhalb der zweiten Woche des Projekts, ihre Kollegen bereits davor.

Die Student Parabolic Flight Campaign, ein Projekt des ESA Bildungs-Programms, strebt eine Steigerung der Bildung von talentierten Jugendlichen im Bereich der Wissenschaft und Technologie an und möchte sie ermutigen, eine Karriere im Bereich Raumfahrt anzutreten. Existierende Interessen der Jugendlichen für den Weltraum bilden eine große Bildungsperspektive.

Die Projekte: Insekten, Rauch und CDs
Die Themen sind vielfältig – ebenso wie der Herkunftsorte der Studenten. Eine Gruppe von italienischen Studierenden erforschte das Verhalten von einer Insektenrasse namens Talitris, einem anpassungsfähigen Bewohner der Küstenlinien. Die jungen Forscher untersuchten die Fähigkeiten der Talitris sich der Schwerelosigkeit (während des Sinkflugs) und Hypergravitation (während des Steigflugs) anzupassen.

Eine Gruppe aus Finnland erforschte die Qualität von CDs, die unter verschiedenen gravitativen Bedingungen aufgenommen wurden. Dies ist relevant für die Frage, welche Technologien man ins All mitnehmen kann. Zudem kann damit die Qualität der Technologie auch auf der Erde verbessert werden.
Ein portugiesisches Studententeam arbeitete an der Feststellung von Rauch im All, einer der größten Gefahren auf Raumstationen. Zudem wollen sie das Verhalten des Rauchs beobachten und mögliche Wege suchen, ihn aus der Luft zu entfernen.

Schwerelosigkeit
Die Experimente können aufgrund der starken Erdanziehung nicht in dieser Form in erdgebundenen Labors durchgeführt werden. Parabelflüge sind die beste Testmöglichkeit, Versuche in Schwerelosigkeit durchzuführen, ohne direkt ins All zu fliegen. Schwerelosigkeit zu erfahren ist in Wahrheit sehr einfach: Hüpfen. Sie kann auch als „die Unfähigkeit zu fallen“ bezeichnet werden. Der Widerstand des Bodens, der den Hüpfer vom Fallen auffängt, ist die Erfahrung, die wir ‚Gewicht‘ nennen.

Parabelflüge
Die Parabelflüge der ESA werden in einem Airbus A300 durchgeführt, der vom französischen Unternehmen Novospace betrieben wird. Dieser ist ein normales Passagierflugzeug mit einigen Modifikationen. Der größte Unterschied im Vergleich zum normalen Jet ist die Entfernung von allen Sitzen im Mitteldeck. Dieser Bereich ist mit einem weichen Material abgedeckt und dient als Experimentierraum.

Um eine Parabel zu fliegen (die Form einer Parabel ähnelt einem umgekehrten ‚U‘), lässt der Pilot die Maschine mit maximaler Geschwindigkeit in große Höhe steigen. Das Flugzeug wird so gesteuert, dass die Flügel keinen Auftrieb liefern, so dass ein Zustand ähnlich dem freien Fall entsteht. Alles innerhalb der Maschine ist nun schwerelos. 20 Sekunden später, wenn die Nase des Flugzeugs etwa 42° nach unten zeigt, zieht der Pilot sie scharf nach oben. Nach einer kurzen Pause wird der gesamte Prozess wiederholt. Während eines normalen Parabelflugs fliegt der Pilot 31 dieser Parabeln.

Die ESA führt derzeit zwei Student Parabolic Flight Campaigns pro Jahr durch.

Der Beitrag Studenten erleben Schwerelosigkeit erschien zuerst auf Raumfahrer.net.