Geoflow soll neue Erkenntnisse über Abläufe im Erdinneren liefern
Am Donnerstag Abend, 6. Dezember 2007, 22:32 Uhr (MEZ) startet das europäische Forschungslabor Columbus mit der Raumfähre Atlantis von Cape Canaveral in der Mission STS 122 zur internationalen Raumstation ISS, die in etwa 400 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche schwebt. Mit an Bord ist das physikalische BTU-Experiment vom Lehrstuhl Aerodynamik und Strömungslehre der BTU
von Prof. Dr. Christoph Egbers. Unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit werden sechs Monate lang vollautomatische Experimente durchgeführt. „Mit dem Experiment GEOFLOW können wir die geophysikalischen Bewegungen im Innern der Erde simulieren. Wir erwarten, dass wir mit Hilfe der neuen Daten Erkenntnisse darüber gewinnen, was im Erdinneren abläuft, denn ins Innere der Erde können wir ja nicht schauen“ so Prof. Egbers.
Im Mai 2007 schickte Egbers das schuhkartongroße Modell an die US-Weltraumbehörde NASA, das nun am 6.12. seinen Weg ins All antritt. Ein Bodenmodell befindet sich derzeit im Mars-Center bei Neapel, wo bis zum Abflug von Columbus die letzten mit der BTU abgestimmten Tests laufen. Voraussichtlich am 3. Januar wird der französische Astronaut Leopold Eyharts das BTU Experiment in Columbus per Knopfdruck starten, so dass ab diesem Moment bis zu sechs Monate lang 16 Stunden pro Tag Daten an die BTU gesendet werden.
Der Präsident der BTU Cottbus, Prof. Dr. Walther Ch. Zimmerli hebt zu Geoflow hervor: „Geoflow steht – wenn man die BTU und ihre Forschungsleistung insgesamt betrachtet – für herausragende Arbeiten, die zeigen, dass die BTU Cottbus auf der internationalen Wissenschaftslandkarte angekommen ist. Die Luft- und Raumfahrtforschung an der BTU ist exzellent, und wir werden diesen Bereich weiter stärken.“
Hintergrund GEOFLOW-Experiment:
Unter der Leitung von Prof. Egbers entwickelte ein französisch-britisch-deutsches Wissenschaftler-Team das Modul. Das Modell-Experiment simuliert konvektive Strömungen im flüssigen Erdkern. Der Experimentaufbau ist das erste deutsche Fluid-Physik Experiment, welches unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit im Fluid Science Labor von Columbus integriert ist. Die Schwerelosigkeit ist notwendig, um ein zentrales Kraftfeld zu generieren, welches zur Simulation geophysikalischer Strömungen in einem Kugelschalmodell benutzt wird, ähnlich der radial wirkenden Gravitation von Planeten.
In einem ca. 15 Millimeter breiten Spalt zwischen zwei Kugelschalen befindet sich Trafo-Öl. Die innere Kugelschale wird geheizt, die äußere gekühlt – der Temperaturgradient beträgt maximal 10 Kelvin. Die Kugeln rotieren und zwischen beiden ist eine Hochspannung von etwa 10 kV angelegt. Unter diesen Bedingungen bildet sich ein zentralsymmetrisches, so genanntes dielektrophoretisch erzeugtes Kraftfeld, mit dem das Schwerefeld der Erde simuliert wird. Die Kraftwirkung basiert auf dem Gradienten der Dielektrizitätszahl, die temperaturabhängig ist. Zur Analyse durchleuchtet ein Laserinterferometer das transparente Trafo-Öl. Im Laserlicht zeigen sich die Strömungsmuster durch Änderungen des Brechungsindex des Öls. Sie werden von einer Kamera des Fluid-Science-Labors abgelichtet. Die so erzeugten Bilddaten über die Strömung werden aus der Raumstation bis an die BTU übertragen. „Alle Parameter sind so eingestellt, dass die Strömungsphysik auf die Verhältnisse im Erdkern modellhaft übertragbar sind“, erklärt Prof. Christoph Egbers.
Seit 2001 wird GEOFLOW für den Einsatz im All vorbereitet. Die europäische Raumfahrtagentur (ESA) und das Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) fördern das Projekt. Die raumflugtaugliche Version des GEOFLOW Experimentes wurde bei EADS Astrium Space Transportation, Friedrichshafen, gebaut und für den Flug ins All getestet.
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Weitere Informationen: Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers,
Lehrstuhl Aerodynamik und Strömungslehre,
BTU Cottbus, Tel.: 0355 / 69-4868
