Wie sich Sand, Staub und andere Granulate auf dem Mond oder Mars bewegen, ist für viele zukünftige Raumfahrt-Missionen entscheidend: von sicheren Landemanövern bis hin zur Ressourcennutzung vor Ort. Im GraviTower Bremen am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen hat ein internationales Forschungsteam untersucht, wie sich reduzierte Gravitation auf den Fluss granularer Materialien auswirkt. Die Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift „Physical Review E“ veröffentlicht und als „Editors’ Suggestion“ hervorgehoben wurden, zeigen zugleich das große Potenzial des Bremer Forschungslabors für die internationale Explorationsforschung.
Die wissenschaftliche Studie widmet sich der Frage, wie körnige Materialien, z.B. Geröll oder Oberflächenstaub des Mondes, unter reduzierter Gravitation fließen und insbesondere, unter welchen Bedingungen ihr Fluss zum Erliegen kommt. Ein solches „Clogging“ kann beispielsweise auftreten, wenn Granulat durch eine enge Öffnung fließt. Im GraviTower Bremen konnten die Forschenden das Verhalten verschiedener Sandpartikel präzise unter Mars- und Mondbedingungen untersuchen und nachweisen, dass die Wahrscheinlichkeit einer Verstopfung bei reduzierter Gravitation deutlich zunimmt. Wie stark dieser Effekt ausfällt, hängt dabei von den Eigenschaften des jeweiligen Materials ab. Für zukünftige Explorationsmissionen ist diese Erkenntnis von praktischer Bedeutung. Denn Regolith – das lose Gestein an der Oberfläche von Mond und Mars – muss für zahlreiche Anwendungen bewegt, transportiert und verarbeitet werden. Das betrifft beispielsweise die Ressourcengewinnung auf anderen Planeten oder den Einsatz von feinem Staub und Pulvern in technischen Prozessen.
„Der GraviTower ermöglicht Experimente, die sonst auf der Erde nicht durchführbar wären, ohne in ein Flugzeug zu steigen“, erklärt Olfa D’Angleo von der Universität Amsterdam, Co-Autor der Publikation. „Für unsere Forschung in partieller Gravitation ist dieses Labor ein echter Gamechanger: wir können wir viel mehr Experimente durchführen und damit ein wesentlich besseres Verständnis unserer Systeme gewinnen.“
Forschung unter Mond- und Marsgravitation
Als Ergänzung zum Fallturm Bremen, der unter den erdgebundenen Mikrogravitations-Laboren die weltweit längste Experimentdauer liefert, steht mit dem GraviTower ein zweites Forschungslabor am ZARM zur Verfügung. Es bietet eine Experimentumgebung sowohl in Schwerelosigkeit als auch unter reduzierter Gravitation und schließt damit eine entscheidende Lücke für die nächste Generation der Raumfahrtmissionen. Dieter Bischoff, verantwortlicher Ingenieur für den Betrieb des GraviTower Bremen, betont: „Die Studie zeigt, dass Forschende, die Mond-, Mars- oder auch Asteroidenbedingungen für ihre Experimente nutzen möchten, bei uns genau die richtige Infrastruktur finden. Und wir sehen schon jetzt, dass die Nachfrage steigt.“
Weitere Informationen:
Das Projekt GRIS (Granular Rheology in Space) wurde von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen der Förderungen Nr. 50WM2342A und Nr. 50WM2342B sowie vom französischen Nationalen Zentrum für Weltraumforschung (CNES) im Rahmen des CNES-Stipendiums 24-357 gefördert.