Raumfahrt: Trennung von Gas und Flüssigkeit

Eine wesentliche Herausforderung besonders für die bemannte Raumfahrt ist die Trennung der Aggregatzustände, besonders von Gasen und Flüssigkeiten. Wissenschaftler des Zentrums für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen testen Apparatur zu Phasentrennung erfolgreich auf dem 33. DLR-Parabelflug und erweitern die strömungsmechanischen Grundlagen für die zukünftige Exploration des Weltraums.

Das Gas treibt nach oben auf, die Flüssigkeit sammelt sich automatisch unten an. Ein Vorgang, den wir alltäglich in einem gefüllten Benzintank eines Autos beobachten können, wo der Treibstoff blasenfrei zum Motor geleitet wird. Diese physikalische Gesetzmäßigkeit gerät ins Wanken, wenn wir in den Weltraum blicken.

Die Umgebungsbedingung ist dort vor allem durch Schwerelosigkeit bestimmt. Ein oben und unten gibt es nicht mehr und der hydrostatische Druck bleibt wirkungslos. Dennoch ist es für Satelliten, Raumsonden oder bemannte Explorationsmissionen unerlässlich, eine Phasentrennung von Gas und Flüssigkeit an Bord von Weltraumfahrzeugen sicherzustellen.

Treibwerke müssen gas- und blasenfrei mit Treibstoff versorgt werden, Lebenserhaltungssysteme müssen eine Gasphase von einer Flüssigkeitsphase trennen, Systeme zur Regulierung des Wärmehaushaltes müssen eine Dampfphase von einer Flüssigkeitsphase scheiden und selbst Anlagen, die eines Tages auf Mond oder Mars betrieben werden zur Herstellung oder Umwandlung von (Roh-)Stoffen, müssen so konzipiert sein, dass sie eine Phasentrennung gewährleisten.

Die ZARM-Wissenschaftler entwickelten eine Apparatur, die die Phasentrennung unter Weltraumbedingungen möglich macht und bisheriges Grundlagenwissen zur Handhabung von Flüssigkeiten im All erweitert. Die Testflüssigkeit wurde so ausgewählt, dass sie den Eigenschaften von Raketentreibstoffen, wie sie in der Raumfahrt Anwendung finden, ähnelt und zugleich für den Menschen völlig ungefährlich ist und bei einem Parabelflug verwendet werden darf.

Die von ZARM-Wissenschaftlern entwickelte Apparatur wurde während der 33. Parabelflugkampagne des Raumfahrtmanagements des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) vom 12.-14. März 2019 erfolgreich getestet und bewies ihre volle Funktionsfähigkeit zur Flüssigkeits-Gastrennung.

 

 

 

(Quelle/Sender: Univ. Bremen/Arndt)

 

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