Während der ersten Parabelflugmission wurde der 'Frozen Reality'-Aufbau erfolgreich getestet. Nun ist der Aufbau bereit in wissenschaftlicher Forschung unter Bedingungen der Schwerelosigkeit eingesetzt zu werden. Bereits jetzt haben Professoren von verschiedenen Universitäten und Fachgebieten hohes Interesse gezeigt, Experimente mit dem 'Frozen Reality'-Verfahren und der High-Speed-Kamera in Mikrogravitation zu untersuchen. So sind beispielsweise theoretische Physiker sehr an den Ergebnissen der Experimente mit granularer Materie interessiert, da die granulare Materie ein komplexes und detailreiches Verhalten in Mikrogravitation zeigt. Sowohl die 'Frozen Reality'- als auch die High-Speed-Kamera-Aufnahmen können für die Untersuchung in diesem Gebiet sehr hilfreich sein.

Im Folgenden soll ein geplanter zukünftiger Kooperationspartner herausgegriffen werden, der Experimente mit 'Frozen Reality' Equipment und der High-Speed-Kamera in Mikrogravitation durchführen will:


Vorschlag der Universität in Twente (Niederlande):

Einschlag eines runden Stahl-Projektils in sehr feinkörnigen Sand

Physics of Fluids Group
Department of Applied Physics
Faculty of Science

University of Twente

The Netherlands

Department of Appl. Physics Uni Twente


In Kooperation mit:

Prof. Haye Hinrichsen

Computational Statistical Physics
Lehrstuhl für Theoretische Physik III

Universität Würzburg

Germany

Theoretische Physik Universität Würzburg

Bild G1: Einschlag eines runden Stahl-projektils in grobkörnigen Sand unter Schwerkraft. Einleitendes Experiment im Prototyp des Experiment-Aufbaus des FRSP durchgeführt. (Quelle: FSR)

Video (1 G) ansehen

Einschlag eines runden Stahl-Projektils in sehr feinkörnigen Sand:
(Autor: Raymond Bergmann, Universität Twente - aus dem Englischen übersetzt)


Im vorgeschlagenen Experiment in Mikrogravitation wird ein rundes Stahl-Projektil auf eine Schicht feinkörnigen Sandes eingeschossen, wie es bereits unter Bedingungen der Schwerkraft durchgeführt wurde (Bild G1 und Bild G2). Unter Schwerkraft läuft der Vorgang wie folgt ab: Durch den Einschlag des Projektils wird der Sand gleichmäßig in alle Richtungen geschleudert ("splash") und formt einen vorübergehenden Einschlagkrater. Ist der Hohlraum tief genug, bricht er zusammen und ein "granularer Jet" geradewegs in die Luft entsteht. Partikel Cluster können sowohl im kronenförmigen "Splash" als auch im "granularen Jet" beobachtet werden (Bild G2).

Obwohl die Schwerkraft als dominanter Faktor beim Zusammenbruch des Hohlraumes und der "Jet"-Formation angesehen wird, spielt vermutlich auch die in den Zwischenräumen eingelagerte Luft, die während der Kraterbildung komprimiert wird, eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Experimente in Mikrogravitation eliminieren die Gravitation und ermöglichen es uns, exklusiv auf die Bedeutung der Luft in der "Jet"-Formation und die Cluster-Formation zu fokussieren. Sie können dazu beitragen die grundlegenden Fragen, die noch offen sind, zu beantworten.

Die Aufnahmen der High-Speed-Kamera werden für die Betrachtung des zeitlichen Ablaufes genutzt werden. Die 'Frozen Reality'-Aufnahmen werden uns helfen, die Struktur eines einzigen Momentes näher zu untersuchen und zu verstehen.

Bild G2: Einschlag eines runden Stahlprojektils in sehr feinkörnigen und lockeren Sand unter Schwerkraft. Die Struktur kann klar sowohl im so genannten "Splash" (Bild 4 und 5) als auch im "Jet" (Bild 5 und 6) erkannt werden. Dieser Jet wird in Mikrogravitation jedoch nicht auftreten. (Quelle: Universität Twente)

• Detlef Lohse, Raymond Bergmann, Rene Mikkelsen, Christiaan Zeilstra, Devaraj van der Meer, Michel Versluis, Ko van der Weele, Martin van der Hoef, and Hans Kuipers, Impact on soft sand: Void collapse and jet formation, Phys. Rev. Lett. (in press)