Forschen ohne Schwerkraft

Bremen bekommt einen zweiten Fallturm

Der Fallturm des Zarm-Instituts an der Bremer Uni bekommt Gesellschaft: Ein neuer, kleinerer Turm wird direkt neben dem großen gebaut. Auch in der neuen Röhre soll unter Schwerelosigkeit geforscht werden.
27.02.2020, 06:00
Lesedauer: 4 Min
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Bremen bekommt einen zweiten Fallturm
Von Sara Sundermann

Der Bremer Fallturm ist mehr als nur ein Labor für Wissenschaftler, er ist auch eine Art inoffizielles Wahrzeichen für den Uni-Campus. Jetzt bekommt er einen kleinen Bruder: Ein zweiter Turm, der sogenannte Gravitower, entsteht an der Universität. Mit dessen Hilfe sollen Forscher ebenfalls unter Bedingungen der Schwerelosigkeit experimentieren können.

Die neue Röhre wird mit 16 Metern Höhe deutlich kleiner als der bestehende 146 Meter hohe Fallturm. Dafür sollen im neuen Turm mehr Experimente in kürzerer Zeit möglich sein, bis zu 120 Flüge pro Tag. Zum Vergleich: Im großen Fallturm können pro Tag nur drei Flüge stattfinden, weil vor jedem Experiment die Luft aus dem Turm gesaugt werden muss.

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Der Gravitower wird vom Zentrum für angewandte Raumfahrt­technologie und Mikro­gravitation (Zarm) gebaut. Das Zarm ist ein Institut der Uni Bremen, das auch den bisherigen Fallturm betreibt. Der neue Turm soll 1,6 Millionen Euro kosten. Den Löwenteil investiert das Zarm selbst, 600.000 Euro steuert die Wissenschaftsbehörde bei. „Das Zarm ist ein sehr wichtiges Institut in der Bremer Wissenschaftslandschaft und ein weltweit gefragter Partner für die Forschung unter Schwerelosigkeit“, sagt Wissenschaftssenatorin Claudia Schilling (SPD).

Dass der große Turm so stark gefragt ist, war auch ein Grund für den Bau des zweiten: „Zum einen hat es seit dem Bau des ersten Fallturms technologische Fortschritte gegeben, zum anderen ist der Turm erfolgreicher als gedacht“, sagt Andreas Gierse, Projektleiter am Zarm für den Gravitower. „Eigentlich haben wir beim Fallturm immer mehr Anfragen von Forschern, als wir kurzfristig bedienen können.“

Der höchste in ganz Deutschland

Tatsächlich ist der Bremer Fallturm der höchste in ganz Deutschland, weltweit wird nach Angaben des Zarm kein anderer Turm so stark genutzt. Kleinere Falltürme gibt es an etlichen deutschen Universitäten, größere zum Beispiel in den USA und in Japan.

Bereits vor zehn Jahren gab es im Zarm Pläne für einen neuen Turm – ursprünglich sollte es ein großer Turm werden. Doch das Projekt scheiterte am Geld: Ein Antrag, von dem man sich Mittel vom Bund erhofft hatte, blieb erfolglos. Deshalb baut das Zarm nun fürs Erste einen kleinen Turm aus vorwiegend eigenen Mitteln.

Refinanziert werden soll die Investition durch Nutzungsgebühren: Forscher, die hier experimentieren wollen, stellen einen Antrag bei der Deutschen oder der Europäischen Raumfahrtagentur. Wird der Antrag bewilligt, dann zahlt die Agentur für die Nutzung an das Zarm. Im neuen Fallturm wird ein halber Tag experimentieren etwa 5000 Euro kosten: Möglich sind in dieser Zeit 50 Flüge.

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Im großen Turm können bis zu 9,3 Sekunden Schwerelosigkeit erzeugt werden, im kleinen sollen es 2,5 Sekunden sein. Die Schwerelosigkeit wird im neuen Turm dadurch erzeugt, dass die Kapsel mit dem Experiment im Inneren nach oben geschossen wird. Im Prinzip funktioniert der Gravitower wie ein Aufzug, erklärt Gierse: „Wir haben Schienen verbaut, die auch in Aufzügen für Wolkenkratzer zum Einsatz kommen.“ Auch das Tempo sei wie das eines Hochhaus-Fahrstuhls: Die Kapsel wird auf 40 Stundenkilometer gebracht – allerdings in nur 0,7 Sekunden.

Beschleunigt wird im Gravitower mit dem fünffachen der Erdbeschleunigung. „Die Beschleunigung ist etwa 20 mal so stark wie in einem Hochhaus-Fahrstuhl“, sagt Gierse. Der Hydraulikmotor hat 4000 PS. Diese Power braucht der Motor auch: Schließlich soll er die etwa eine Tonne schwere Kapsel im Inneren schnell auf Tempo bringen. „Wir brauchen für die Experimente eine sehr harmonische Bewegung“, sagt Gierse. Schnell, sanft, präzise, so soll der Flug sein.

In einer kleinen Kapsel mitfahren

Die Beschleunigung im großen Fallturm würde ein Mensch nicht aushalten – im kleinen Turm könnte man theoretisch in der Kapsel mitfahren. „Wahrscheinlich würde uns höchstens etwas schwarz vor Augen“, sagt Gierse. Allerdings ist der Transport von Menschen nicht vorgesehen. Beladen wird der Schlitten im Inneren der Röhre stattdessen mit einer Kapsel. In dieser Kapsel reist dann nicht nur das Experiment mit, sondern auch die Messstation sowie ein kleiner Computer samt Batterien.

Während der Flugphase reduziert sich die Erdanziehungskraft auf ein Millionstel. Sie wirkt also kaum noch. Im Inneren der luftdichten Kapsel herrscht Ruhe, solange sie fällt. Und das ist es, was die Forscher wollen. Man kann sich das vorstellen wie in einem ICE: Wer im Schnellzug sitzt, braust mit 300 Stundenkilometern durch die Landschaft, spürt dabei aber keinen Fahrtwind und kann seine Kaffeetasse idealerweise schaukelfrei zum Mund führen.

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Für Experimente unter Schwerelosigkeit interessieren sich verschiedene Forscher: Physiker und Materialwissenschaftler, Geologen und Technologen. Zuletzt forschte ein Team im Fallturm dazu, wie Planeten im Weltall entstehen. Die Wissenschaftler haben ein Stück Asteroidenoberfläche im Inneren der Fallturm-Kapsel nachgebaut und diese mit Staubkörnern beschossen. „Sie wollten wissen, inwiefern sich die Teilchen anziehen oder abstoßen“, beschreibt Gierse – wie das im All funktioniert, kann man aber nur untersuchen, wenn die Schwerkraft der Erde nicht wirkt.

Im Fallturm wird auch Weltraum-Technik getestet: Zum Beispiel benötigen Treibstofftanks von Raketen ein spezielles System, damit der Treibstoff ohne Schwerkraft nicht wie ein großer Tropfen durch den Tank schwebt, sondern zum Ventil geführt wird. Ein solches sogenanntes PMD-System für die Ariane-Raketen wurde Gierse zufolge zuletzt ebenfalls im Fallturm getestet.

Seit drei Jahren wird nun an dem neuen Turm gebaut. Im Oktober oder November soll die kleine High-Tech-Röhre dann den Betrieb aufnehmen. Die ersten Wissenschaftler, die dort ihre Experimente machen wollen, stehen dem Zarm zufolge schon in den Startlöchern.

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