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Der Fallturm
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Schwerelos in Horn-Lehe

Antonia Schaefer 23.09.2016 0 Kommentare

Three, two, one – go!“, tönt es durchs „Little Houston“. Der Finger landet auf dem Knopf und auf einem der beiden großen Bildschirme im Kontrollraum des Fallturms in Horn-Lehe ist zu sehen, wie eine Kapsel in die Tiefe schießt. 120 Meter fällt der Behälter – dann zeigt der Bildschirm, wie er in einem großen Bottich gefüllt mit Styroporkugeln landet. Der ganze Vorgang dauert gerademal 4,74 Sekunden. Rund 400 solcher Abwürfe finden im Jahr am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) statt.

Besuch im ZARM
Marc Avila leitet das ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation). Für ihn ist es „wie ein Bremer Silicon-Valley“. (Jonas Völpel)

Im Kontrollraum, der nach seinem deutlich größeren Gegenstück in Houston, Texas, benannt wurde („Houston, wir haben ein Problem“), ist die Stimmung im japanisch-polnischen Team ausgelassen. Das Experiment – die Untersuchung von flüssigem Helium in der Schwerelosigkeit – läuft nach Plan. „Dass wir den Turm für unsere Forschung nutzen können, ist große Klasse“, sagt Slawomir Pietrowicz von der technischen Universität Breslau. 32 Abwürfe hätten sie gebucht und einen von der Fallturmbetriebsgesellschaft gratis dazu bekommen. Aus alles Welt kommen Wissenschaftler für Experimente nach Bremen Horn-Lehe. Nicht verwunderlich: Der Turm ist europaweit das einzige Forschungslabor für Kurzzeitexperimente unter Schwerelosigkeit.

„Das mit der Schwerelosigkeit stimmt eigentlich so nicht ganz“, sagt Christian Eigenbrod, wissenschaftlich-technischer Leiter der ZARM Fallturmbetriebsgesellschaft. Ein Rest Gravitation sei immer vorhanden, auch im Weltraum – Mikrogravitation ist der Fachausdruck. „Ich sage immer, nur die Gedanken sind schwerelos – obwohl das, biochemisch betrachtet, wohl auch wieder nicht hinkommt“. Experimente unter Bedingungen geringster Gravitation seien für verschiedene Felder relevant, in der fundamentalen Physik, der Strömungsmechanik, aber auch für die Biologie. Für den Laien erklärt, schildert Eigenbrod den Nutzen des Turms als ein Abschalten verschiedener Kräfte, die auf einen Gegenstand wirken. „Auftriebskonvektion durch Temperaturunterschiede fallen unter anderem weg.“ So könne ein Stoff hinsichtlich der ihm eigenen Kräfte besser untersucht werden.

Landschaftsbilder Horn-Lehe - Stadtteilserie
Das höchste „Wahrzeichen" von Horn-Lehe: der Fallturm. (Jonas Völpel)

Interessant sei dies insbesondere hinsichtlich des Antriebs von Raketen im Weltraum. Wie gelingt es, im Umgang mit den tiefkalten Flüssigkeiten des Raketentreibstoffs, ein Stottern beim Anlassen des Motors in der Schwerelosigkeit zu verhindern? Ein brisantes Thema, denn, wenn der Motor nicht einwandfrei startet, könne sich die Rakete selbst zerlegen. Bisher seien lediglich Russland und Amerika in der Lage, Raketenmotoren im Weltraum wieder anzuschalten – Austausch im Sinne der Forschung gebe es dabei nicht, so Eigenbrod weiter. „Das sind Industriegeheimnisse“. 

Aber auch für weltlichere Phänomene sei der Turm nützlich. Ein Expertenteam forsche bereits seit Jahrzehnten mithilfe des Turms daran, Schadstoffemissionen bei Verbrennungsmotoren zu verringern. Dabei gehe es um das ideale Gemisch von Diesel oder Benzin mit Luft. Aber auch Forschung in der fundamentalen Physik schaffe immer wieder praktischen Nutzen, derzeit werde beispielsweise das Bose-Einstein-Kondensat untersucht, ein vierter Aggregatzustand, der um die Jahrtausendwende nachgewiesen wurde. Mit dessen Hilfe seien in Zukunft Navigationssysteme denkbar, die über Satelliten millimetergenau Maschinen steuern können – derzeit liege die Präzision solcher Maschinen im Meterbereich.

Zellen, Flammen, Gase, einiges sei bereits in den bis zu vier Meter langen und 80 Zentimeter breiten Fallkapseln die Röhre hinuntergerast. „Menschen gab es aber noch nicht, die in die Kapsel springen wollten“, sagt Eigenbrod und lacht. Das wäre auch nicht gut, denn der Körper würde einer bis zu vierzigfachen Erdbeschleunigung ausgesetzt. Das sei zwar geringer, als wenn ein Formel-1 Fahrer gegen die Wand fährt, aber für eine deutlich längere Zeit – die Überlebenschancen gingen gegen Null.

Das Prinzip des Fallturms ist im Vergleich zu den Experimenten, die darin begangen werden, relativ simpel: Mit einer Seilwinde wird eine Fallkapsel die Vakuumröhre hochgezogen und von dort fallen gelassen. Die Schwerelosigkeit stellt sich bei freifallenden Gegenständen automatisch ein. Fallexperimente existieren auf der ganzen Welt, Bremens Fallturm ist jedoch mit seinen 146 Meter einer der höchsten der Welt. Außerdem sorgen 18 Hochleistungspumpen dafür, dass in den Vakuumröhren während des Versuchs lediglich ein Zehntausendstel des normalen Luftdrucks vorhanden ist.  Dadurch könne eine Qualität an Schwerelosigkeit geboten werden, die eine kostengünstige und permanent verfügbare Alternative zur Forschung im Weltall biete, wie das ZARM auf seiner Webseite mitteilt.

Besuch im ZARM
Der wissenschaftlich-technische Leiter, Christian Eigenbrod, erklärt eine Kapsel, die im Fallturm für Experimente eingesetzt wird.  (Jonas Völpel)

„Ich würde fast sagen, für manche Experimente sind wir hier sogar besser ausgestattet“, ergänzt Eigenbrod. Besonders bei empfindlichen Stoffen wie Flammen gebe es auf einer Raumstation zu viele Störungen. „Da trampeln Menschen herum, Maschinen brummen, außerdem gibt es einen Tag-Nachtrythmus, der nur 90 Minuten dauert.“ Da sei der Turm die bessere Wahl. Allerdings habe man hier eine zeitliche Begrenzung auf maximal 9,3 Sekunden – und das nur unter Einsatz eines Katapults, für das viele empfindlichere Experimente wiederum nicht infrage kommen. „Bäumen können wir dabei nicht beim Wachsen zusehen“. Wer den Turm auf der Treppe rund um die Röhre hochsteigt, hat nicht das Gefühl von Ruhe. Vor einem anstehenden Experiment brummen die Vakuumröhren, ab einer gewissen Höhe scheint der Turm zu schwanken. „An windigen Tagen bewegt sich die Außenwand auf dieser Höhe rund 12 Zentimeter hin und her“, sagt Eigenbrod, als er den 119. Meter erreicht hat. „Experimente führen wir ab einer Windstärke von 8 nicht mehr durch“. An diesem Tag sei es aber glücklicherweise ziemlich windstill.

„Mit seiner Höhe ist der Fallturm überall sichtbar und ein tolles Aushängeschild für unser Institut“, sagt Marc Avila, der das ZARM Institut seit vergangenem März leitet. Auch für die Vernetzung mit der Industrie und dem Standort Technologiepark bringe der Turm Vorteile: „Auch Firmen der Raumfahrtindustrie hier in der Umgebung nutzen den Turm, dadurch kommt es zu einem regen wissenschaftlichen Austausch.“ In Bremen, als dem bedeutendsten Standort für Raumfahrttechnik in Europa, sei die Vernetzung von großer Bedeutung. Die Verbindung zwischen Forschung, Industrie und Politik seien schneller als in anderen Bundesländern – das mache das praktische Arbeiten einfacher. „Das ist wie ein Bremer Silicon-Valley“. Interessenskonflikte hätten sich zwischen Industrie und universitärer Forschung dabei nie ergeben. „Durch die Zusammenarbeit lernt man viel voneinander – es gibt immer wieder neue Impulse.“

Besuch im ZARM
Der Blick vom Falturm. (Jonas Völpel)

„Die Uni und der Technologiepark drum herum sind wie eine eigene kleine Stadt im Stadtteil“, sagt Inga Köstner, Ortsamtsleiterin Horn-Lehe. Das habe schon eine gewisse Außenwirkung – besonders auf den Fallturm sei man hier stolz. „Besuchern muss ich immer wieder erklären, was es damit auf sich hat.“ Mittlerweile finden in der Glasspitze des Turms sogar regelmäßig Hochzeiten statt. Wirtschaftlich gesehen, spiele der Technologiepark keine so große Rolle mehr wie noch Anfang der 90er Jahre. Die Produktionsflächen seien kleiner geworden, dennoch hätten hier noch Weltspitzenfirmen und -forschungsinstitute ihren Sitz – das verleihe der Stadt ein Prestige, das sich auch außerhalb von Wissenschaftskreisen bemerkbar mache.

Auch Studenten kommt das extravagante Labor zugute. Die Experimente im Turm seien zwar teuer und zeitintensiv, aber Förderprogramme unter anderem von der UNO und der Europäischen Weltraumbehörde (ESA) machten es möglich, Experimente für anstehende Forschungsvorhaben umzusetzen. Der Titel des aktuellen Programms der ESA, „Drop your thesis!“, sei nicht unbedingt geschickt gewählt, sagt Christian Eigenbrod und grinst. Aber darum gehe es letztlich ja nicht. Im Zuge des Rexus Bexus Projekts der Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) können Studenten hier den experimentellen Teil eines Bauprojektes absolvieren, bevor sie ihre fertigen Raketen oder Ballons in Schweden starten können.

Die heute betriebene Raumfahrtforschung mitsamt Fallturm wäre ursprünglich um ein Haar nicht nach Bremen kommen. Als Hans Rath, der spätere Institutsgründer des ZARM, in den 80er Jahren nach Bremen kam, spielte er mit dem Gedanken, ein Umwelttechnikzentrum zu erbauen. Erst Hinweise ansässiger Firmen wie OHB und Airbus brachten den Professor für technische Mechanik darauf, dass Raumfahrtforschung in Bremen eine passende Ergänzung darstellen würde. Eigenbrod kam 1988 mit dem Gedanken nach Bremen, im Fallturm Experimente durchzuführen, nur um bei seiner Ankunft festzustellen, dass der Turm noch gar nicht existierte. Da habe er den Bau eben mitplanen müssen, schmunzelt Eigenbrod. „Jede Schraube kenne ich an dem Gebäude“.

 

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Leserkommentare
theface am 18.10.2019 20:54
Das kann so nicht stimmen, sonst wären SPD und Grüne ja nicht mehr in der Landesregierung.
Opferanode am 18.10.2019 20:48
Ich hatte die gleiche Frage. Aber eine vernünftige Antwort würde mir besser gefallen, als so schulmeisterlich daherzukommen, mit der Aufforderung, ...
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