Innovative Experimente zur Tropfenkollision in der Schwerelosigkeit

DARMSTADT / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Erforschung der Tropfenkollision in der Schwerelosigkeit eröffnet neue Möglichkeiten für technologische Innovationen in verschiedenen Industrien.

Die Untersuchung, wie sich Tropfen beim Zusammenprall in der Schwerelosigkeit verhalten, ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung neuer Technologien. Anwendungen reichen von medizinischen Inhalatoren über die Handhabung von Flüssigkeiten im Weltraum bis hin zur Kraftstoffeinspritzung und Kühlung. Diese Forschung kann wertvolle Designempfehlungen für verbesserte technologische Lösungen liefern.

In einem internationalen Forschungsprojekt, das von der TU Darmstadt in Zusammenarbeit mit dem National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics in Bukarest und der Carnegie Mellon University in Pittsburgh durchgeführt wird, werden die physikalischen Prozesse des Tropfenaufpralls untersucht. Die Experimente werden auf der Internationalen Raumstation ISS durchgeführt, wo die Schwerelosigkeit eine einzigartige Umgebung bietet, um den Einfluss von Dichte, Oberflächenspannung, Tropfengröße und Aufprallgeschwindigkeit auf den Mischvorgang zu analysieren.

Bereits im Labor in Darmstadt und bei Parabelflügen wurden erste Versuche unternommen, die zeigten, dass die Schwerkraft das Strömungsfeld in den Tropfen in den ersten Sekunden nach dem Zusammenprall stark beeinflusst. Auf der ISS wird nun ein Versuchsaufbau in der Größe eines Schuhkartons genutzt, um den Mischvorgang über längere Zeiträume zu beobachten. Diese Experimente sind automatisiert, doch die Forschenden haben die Möglichkeit, Videoaufnahmen abzurufen, um den Verlauf der Versuche zu überprüfen.

Ein besonderer Fokus liegt auf der Verwendung eines blauen Farbstoffs in einem der Tropfen, der es ermöglicht, die Vermischung der Flüssigkeiten genau zu verfolgen. Mithilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera werden die ersten Sekunden nach dem Zusammenprall aufgezeichnet, um das Strömungsfeld und das Fortschreiten der Vermischung zu analysieren. Die Daten werden zunächst in niedriger Auflösung zur Erde gesendet, während die hochauflösenden Daten nach sechs Monaten per Festplatte zurückgebracht werden.

Die Ergebnisse dieser Experimente könnten weitreichende Auswirkungen auf verschiedene Industrien haben. Beispielsweise könnten sie die Effizienz von Kraftstoffeinspritzsystemen verbessern oder neue Ansätze für die Kühlung von Elektronikgeräten bieten. Die Finanzierung des Projekts erfolgt durch die europäische Weltraumorganisation ESA und die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Mit der erfolgreichen Installation des Versuchsaufbaus auf der ISS beginnt eine spannende Phase der Datenerhebung und Analyse. Die Erkenntnisse aus diesen Experimenten könnten nicht nur die Grundlagenforschung vorantreiben, sondern auch praktische Anwendungen in der Industrie revolutionieren. Die internationale Zusammenarbeit in diesem Projekt eröffnet zudem einzigartige Möglichkeiten, die physikalischen Prozesse des Tropfenaufpralls tiefgehend zu erforschen und neue technologische Lösungen zu entwickeln.