COLUMBUS
Materialforschung im All
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Ulm
astronews.com
14. Januar 2008

Jetzt soll es am 7. Februar soweit sein: Dieser Tag wurde inzwischen von der NASA als frühestmöglicher Starttermin für die Raumfähre Atlantis festgelegt, die das europäische Weltraumlabor Columbus zur ISS bringen wird. Nicht nur bei ESA und DLR wartet man gespannt auf die Inbetriebnahme des Weltraumlabors, sondern auch an mancher deutscher Universität. Beispielsweise bei den Materialwissenschaftlern der Universität Ulm. 

Das Raumlabor Columbus. Bild: ESA / D. Ducros

Die Spannung wächst, auch an der Universität Ulm. Professor Hans-Jörg Fecht, Direktor des Instituts für Mikro- und Nanomaterialien, und sein Mitarbeiter Dr. Rainer Wunderlich warten hier seit Wochen auf den schon mehrfach verschobenen Start der US-Raumfähre Atlantis. Die soll bekanntlich das europäische Weltraumlabor Columbus zur internationalen Raumfähre ISS transportieren. Jetzt soll es, wie im astronews.com-Missionlog zur Mission am Wochenende gemeldet, am 7. Februar soweit sein.

Vom Start von Columbus erwarten sich auch die beiden Ulmer Wissenschaftler einen "großen Schub" für ihre materialwissenschaftliche Forschung. Fecht koordiniert darüber hinaus die Nutzung des Columbus-Labors für diesen Bereich auch auf europäischer Ebene. Kein leichtes Unterfangen. Beteiligt sind schließlich nicht weniger als 18 Unternehmen und fünf weitere Universitäten oder wissenschaftliche Einrichtungen in mehreren Ländern, darunter das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln.

Columbus selbst bietet allerdings nur die Basis für das von Fecht geleitete Projekt. Voraussetzung ist auch die Implementierung einer elektromagnetischen Levitationsanlage im Weltraumlabor. Sie wird derzeit in Friedrichshafen gebaut, von einer Tochterfirma der EADS im ehemaligen Dornier-Werk am Bodensee. Die 30 Millionen Euro teure Anlage ermöglicht kontaktlose Untersuchungen thermophysikalischer Eigenschaften von metallischen Schmelzen, seit vielen Jahren bereits eine der Kernkompetenzen des Ulmer Uni-Instituts.

Ganz neu ist die Entwicklung allerdings nicht. "Im Grund ist es eine Variation der Anlage, die früher schon mit einer Raumfähre unterwegs war", erläutert Fecht. Aus Platz- und Gewichtsgründen musste die Anlage jedoch stark verkleinert werden. Gleichwohl werde auch die gemeinsam mit den Ulmer Wissenschaftlern konzipierte Neuentwicklung rund 400 Kilogramm wiegen. Konsequenz: "Wir können sie nur in Raten nach oben bringen, auch das muss beim Bau berücksichtigt werden". Ebenso die Notwendigkeit, dass Astronauten die Anlage im Weltraumlabor zusammenbauen und installieren müssen. Dem Zeitplan nach bis zum Jahr 2011, nur noch so lange sollen die Shuttle der NASA fliegen.

"Zunächst am wichtigsten ist aber der Start der Atlantis mit dem Columbus-Labor", meint Fecht, "daran hängt im Prinzip alles". Auch seine eigenen Forschungsvorhaben im Weltraum natürlich. "Das bietet uns eine Perspektive für die nächsten zehn Jahre", so der Wissenschaftler. Und an interessierten Auftraggebern und Partnern herrsche kein Mangel. Zumal die Levitationsanlage gerade mal ein Magazin mit 17 Proben zulasse. In diesem Fall mittels magnetischer Spulen auf 1700 bis 1800 Grad erhitzte Tropfen metallischer Legierungen, die in der Schwerelosigkeit des Weltraums kontaktlos in der Schwebe gehalten, untersucht und mit hoch auflösenden Kameras beobachtet werden können. Die registrierten Daten werden zum Teil per Funk übermittelt, zum Teil beim Austausch des Magazins zur Erde zurückgebracht.

Auf die Ergebnisse warten neben Fecht und Wunderlich auch verschiedene industrielle Auftraggeber, die etwa spezielle Kupferwerkstoffe für dünne Bleche und Folien, Leichtmetall-Legierungen für künftige Flugzeug- oder Gasturbinen sowie Halbleiter-Materialien auf Silizium-Basis für Solarzellen entwickeln sowie Proben zur Optimierung von Herstellungsprozessen von Gießereiprodukten untersuchen wollen.

"Betreiben wollen wir aber auch Grundlagenforschung", betont Wunderlich. Mit Schmelzen von grundlegendem metallphysikalischem Interesse vor allem. Bei allen unbestrittenen Vorteilen der Schwerelosigkeit, wollen und können sich die Ulmer Wissenschaftler auch zukünftig nicht ausschließlich auf die Weltraum-Forschung verlassen.  Sie setzen weiterhin auf Parabelflüge mit einem speziell umgebauten Airbus vor der Westküste Frankreichs über dem Atlantik. "Für die Experimente in der Schwerelosigkeit bleiben dabei jedoch stets nur zehn bis 20 Sekunden", weiß Wunderlich.

Immerhin kostbare drei Minuten bietet dagegen die Forschungsrakete, die Ende Januar vom nordschwedischen Kiruna aus starten soll und auch Experimente der Ulmer Forscher an Bord hat. "Für präzise Messungen ist die Zeit natürlich relativ kurz. Aber das ist allemal besser als nichts," so Wunderlich.