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Fall fürs All

146 Meter hoch und einzigartig in Europa: der Fallturm auf dem Bremer Universitätsgelände.
146 Meter hoch und einzigartig in Europa: der Fallturm auf dem Bremer Universitätsgelände. Foto: ZARM, Fallturm Betriebsgesellschaft

Wozu denn in den Orbit schweifen? Der Bremer Fallturm verschafft Forschern seit 15 Jahren Bedingungen wie im Weltall. Nun organisieren die Mitarbeiter den weltgrößten Raumforschungskongress.

Gespannt schauen Dr. Carsten Güttler und Student René Weidling auf den Bildschirm. Gleich wird ihr letztes Experiment der Reihe gestartet, mit der sie vor rund einer Woche begonnen haben. Noch zeigt das Kamerabild keine Bewegung. Dann hebt die Experimentkapsel vom Boden ab, steigt in der schlanken Röhre bis knapp unter die Spitze und fällt wieder hinab, bis sie ein Behälter voller Styroporkügelchen auffängt. "Jetzt dauert es noch rund eine dreiviertel Stunde, bis die Kapsel geborgen ist", erzählt René Weidling. "Dann können wir endlich nachsehen, ob wir interessante Ergebnisse bekommen haben."

Güttler und Weidling sind Physiker an der Technischen Universität Braunschweig. Sie versuchen, die Entstehung von Planeten nachzuvollziehen, und haben sich dafür Experimentierzeit im Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) an der Bremer Universität gemietet. Das ZARM betreibt seit 1995 einen von drei Falltürmen weltweit für Experimente in der Schwerelosigkeit, zugleich den einzigen in Europa. Seither werden hier Phänomene untersucht, die von der Schwerkraft abhängig sind - vor allem das Verhalten von Flüssigkeiten. Raketen-Treibstoff etwa verhält sich in den Tanks im Weltall ganz anders als auf der Erde.

Zwei Stunden für das Vakuum

Um Schwerelosigkeit zu erzeugen, müssen Mitarbeiter vor einem Experiment rund zwei Stunden lang die Luft aus der Röhre saugen, so dass ein Vakuum entsteht und der Reibungswiderstand sinkt. Dann zieht eine Winde Experimentkapseln mit einem Durchmesser von 80 Zentimetern und einer Größe von 1,6 oder 2,5 Metern bis in die Spitze des Turms und klinkt die Kapsel aus. In den folgenden 4,7 Sekunden Schwerelosigkeit sammeln Messapparaturen im Innern der Kapsel Daten, die die Wissenschaftler anschließend auswerten können.

Seit rund sechs Jahren kann das ZARM auch die doppelte Experimentierzeit anbieten. 2004 wurde ein Katapult eingebaut, das mithilfe eines ausgeklügelten Antriebs die Kapsel zunächst nach oben schießt, bevor sie wieder zu Boden fällt – "eine weltweit einzigartige Anlage", sagt der Chef des ZARM, Professor Dr.-Ing. Hans J. Rath, nicht ohne Stolz.

Das Katapult nutzen auch die Braunschweiger Physiker. Sie experimentieren mit winzigen porösen Glasteilchen, aus denen zum Beispiel die Erdkruste zu über 90 Prozent, der Erdmantel sogar fast vollständig besteht. Verteilt auf vier Glasröhrchen haben sie sie in die Experimentierkapsel eingebaut haben. Sobald die Kapsel abhebt, geraten die Staubteilchen in Bewegung. Sie stoßen gegeneinander, werden dabei aber immer langsamer, weil sie in jedem Stoß Geschwindigkeit verlieren, und verklumpen sich schließlich zu winzigkleinen Partikelverbindungen. Die Hoffnung der Physiker: Irgendwann werden sie sich zu ausreichend großen Klumpen verbinden, um daraus Rückschlüsse auf die Entstehung von Planeten ableiten zu können.

Die TU Braunschweig forscht auf dem Feld schon seit zehn Jahren, und immer wieder sind Wissenschaftler in Bremen, um den Fallturm zu nutzen. Dasselbe Experiment auf der Internationalen Raumstation (ISS) durchzuführen, würde ein Vermögen kosten – dagegen ist ein Versuch im Fallturm vergleichsweise günstig. "Auch ist die Qualität der hier erzeugten Schwerelosigkeit sehr, sehr gut", sagt Carsten Güttler. Natürlich ist sie nicht absolut wie im Weltall, doch ist sie auf ein Millionstel der Erdbeschleunigung reduziert und damit weit besser als bei so genannten Parabelflügen.

Wegen der aufwändigen Vor- und Nachbereitung von Experimenten können im Fallturm täglich zwei, maximal drei Versuche gestartet werden. Rund 400 sind es jährlich, die Wissenschaftler kommen aus aller Welt. Zudem nutzen viele der insgesamt 120 ZARM-Mitarbeiter und 30 bis 60 Studenten das wichtigste Labor des Zentrums, das über zahlreiche weitere Versuchsanlagen verfügt.

Weltmarkführer für Magnetspulen

René Weidling (li) und Dr. Carsten Güttler mit ihrem Experiment zur Entstehung der Planeten.
René Weidling (li) und Dr. Carsten Güttler mit ihrem Experiment zur Entstehung der Planeten. Foto: Imke Zimmermann

Die Expertise im Haus umfasst auch den Bau von Kleinsatelliten und wichtiger Bauteile. Die ZARM Technik AG – neben der ZARM Fallturmbetriebsgesellschaft die zweite ausgegründete Firma – baut Lagerregelungskomponenten für kleine Satellitensysteme. "Bei Magnetspulen sind wir sogar Weltmarktführer", berichtet ZARM-Chef Rath. Deshalb ist das ZARM nun auch am derzeit bedeutendsten europäischen Raumfahrtindustrieprojekt beteiligt: Es soll Bauteile für das satellitengestützte europäische Navigationssystem beisteuern.

Das ZARM ist produktiv. Manche Arbeitsgruppen wie die Fluidforscher expandieren rasant und sind am Rande ihrer räumlichen Möglichkeiten, sagt Rath. Zudem wird an der Bremer Universität gerade eine neue Professur für wissenschaftliche Raumfahrtmissionen eingerichtet. Gründe, weshalb er sich ein weiteres Gebäude für das Zentrum wünscht und dafür auch schon die ersten Zeichnungen vorliegen hat.

In diesen Tagen treten solche Pläne in den Hintergrund: Rath und Teile seines Teams sind völlig ausgelastet mit der Vorbereitung des größten Raumforschungskongresses der Welt. Vom 18. bis zum 25. Juli erwarten sie bis zu 3.000 Wissenschaftler in Bremen zur 38. Fachtagung des Committee on Space Research (COSPAR). 4.500 Vorträge und 1.200 so genannte Poster-Sessions sind angemeldet, an den Kongresstagen werden ständig 29 Sitzungen gleichzeitig in 29 Räumen gehalten.

In einer Reihe mit klingenden Namen

Die weltweite Reputation des ZARM hat dafür gesorgt, dass Rath den Kongress an die Weser holen konnte. Auch ist Bremen längst ein Raumfahrtstandort von Rang: Beispielsweise entwickelt hier EADS Astrium die europäische Trägerrakete Ariane weiter, und die OHB Technology AG baut die ersten 14 Satelliten. Die beiden Firmen sponsern den rund 2,5 Millionen Euro teuren Kongress, und so kann sich die Hansestadt nun in Veranstaltungsorte mit so klingenden Namen wie Houston, Paris oder Peking einreihen.

ZARM-Wissenschaftler sind selbst mit zahlreichen Vorträgen vertreten. Auch die Braunschweiger Physiker kommen wieder, um über ihre Experimente zu berichten. Zu erzählen haben sie unter anderem dies: "Wir haben bei unseren jetzigen Versuchen erstmals Silikatteilchen von rund einem Millimeter Größe in dieser großen Zahl haften sehen", sagt Carsten Güttler.

6.284 Zeichen, Autorin: Imke Zimmermann

Pressekontakte:

Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation

Birgit Kinkeldey

E-Mail: kink[at]zarm.uni-bremen.de

Technische Universität Braunschweig

Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik
Dr. Carsten Güttler

E-Mail: c.guettler[at]tu-bs.de