ISS
18 Terabyte Daten über das Sieden
Redaktion / idw / Pressemitteilung der TU Darmstadt
astronews.com
19. März 2020

Das Experiment RUBI der TU Darmstadt hat an Bord der Internationalen Raumstation ISS rund 18 Terabyte Daten gesammelt, um den physikalischen Prozess des Siedens im Detail zu untersuchen. Daraus sollen nun präzisere Modelle der Wärmeübertragung entwickelt werden. Ziel ist eine umweltschonendere und effizientere Kühlung und Beheizung auf der Erde und im Weltall.

Robin Behle (links) und Dr. Axel Sielaff im Labor. Mit der Versuchszelle können Strömungen hoch aufgelöst analysiert werden.  Bild: Katrin Binner / TU Darmstadt [Großansicht]

Im Weltall läuft vieles in Zeitlupe. Das machen sich Forschende der TU Darmstadt zunutze. Mithilfe des Experimentes RUBI (die Abkürzung steht für "Reference Multiscale Boiling Investigation") gehen sie dem physikalischen Prozess des Siedens genauer auf den Grund. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Technische Thermodynamik (TTD) haben unter dem Dach der ESA und mit internationalen Partnern den Versuch entwickelt und für seinen Einsatz auf der Internationalen Raumstation ISS auf Schuhkartongröße verkleinert.

Nach seiner Ankunft auf der ISS im Juli 2019 wurden von September 2019 bis Februar 2020 mit RUBI 2353 Experimente im All erfolgreich gefahren. Seit Beginn der Messungen wurden allein aus diesem Projekt rund 18 Terabyte Daten, darunter rund 17 Millionen Bilder, von der Raumstation auf die Erde geschickt. Auf Basis dieser Messdaten und von Vergleichsdaten, die bei Parabelflügen erhoben wurden, wollen die Expertinnen und Experten präzisere Modelle für den Prozess der Wärmeübertragung entwickeln.

"Für die Übertragung von Energie in Form von Wärme ist das Sieden eines der effizientesten Verfahren überhaupt", erläutert Axel Sielaff, Wissenschaftler am TTD. Für das Verständnis dieses Prozesses ist es entscheidend, die physikalischen Phänomene genauer als bislang zu analysieren, die rund um die Bildung der beim Siedevorgang entstehenden Dampfblasen ablaufen.

Dies macht die Schwerelosigkeit möglich: Hier entwickeln sich die Blasen deutlich langsamer und sie werden gleichzeitig deutlich größer als im Labor auf der Erde. Die Ergebnisse aus dem RUBI-Experiment könnten wegweisend sein nicht nur für eine umweltschonendere Kühlung und Beheizung von Geräten und Anlagen auf der Erde, zum Beispiel Computern, Rechenzentren, Klimaanlagen, Batterien oder Kraftwerken, sondern auch für die Optimierung der Wärmeregelungssysteme von Satelliten oder Raumfahrzeugen, unterstreicht Sielaff. "Mit unserer Grundlagenforschung wollen wir die Basis legen für die Entwicklung von Produkten, die nicht nur kompakter und sicherer werden, sondern vor allem auch effizienter".

Das Experiment und das Konsortium RUBI ist Teil des Fluid Science Laboratory im europäischen ISS-Forschungsmodul Columbus. Ein in Darmstadt entwickelter und gebauter Heizer erhitzt ein Kältemittel. Ein Laser zündet einzelne Blasen. Eine Hochgeschwindigkeitskamera erfasst die gesamte Entwicklung dieser Blasen, eine Infrarotkamera misst die Temperatur der erhitzten Region.

RUBI beinhaltet außerdem eine Pumpe, die eine Scherströmung erzeugt, also das Fluid kontinuierlich von einer Seite über die beheizte Oberfläche fließen lässt. Mittels einer Elektrode kann im Versuchsraum auch eine Hochspannung erzeugt werden, um den Einfluss eines elektrischen Feldes auf die Blasenentwicklung zu untersuchen. Die Versuche werden auf der ISS gespeichert, können aber auch von der Erde aus live verfolgt werden.