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Parabelflug (november 2015)

Ausgangsituation

Was hat Webdesign Binarycode mit einem Parabelflug zu tun? Bereits seit mehreren Jahren unterstützt Webdesign Binarycode die Arbeit der Marssociety Deutschland e.V. (MSD), eine Ballonsonde (MIRIAM-2) zu bauen, die eines Tages zum Mars fliegen soll, in Form von Mitarbeit an diesem Projekt. Und das mit zeitweise bis zu 2 Kollegen. Bisher hatten wir uns darauf beschränkt beim Zusammenschweißen der Ballonsegmente zu helfen, einer mühsamen Arbeit, die sich über Monate streckt und extrem gewissenhaft ausgeführt werden muss. Das Projekt befindet sich inzwischen an dem Punkt, wo alles zusammengebaut werden kann, um damit -zunächst im Erdorbit- einen echten Flugtest machen zu können. Bevor jedoch ein solcher Test ausgeführt werden kann, ist es sinnvoll Einzelkomponenten detaillierteren Tests zu unterziehen. Und so sollte die Auswurfmechanik der Ballonsonde unter Schwerelosigkeit getestet werden. Ein solcher Test ist bei einem Parabelflug möglich, bei dem man in der kurzen Zeit von 22 Sekunden eine Schwerelosigkeit herstellen kann.

Für diese Testmission hat sich Webdesign Binarycode einerseits als Sponsor mit einem Viertel der Flugkosten engangiert. Desweiteren jedoch auch die Mission mit einem Kollegen direkt unterstützt, sowie mit dem Entwurf des Missions-Patches für das Team-T-Shirt dieser Mission ausgeholfen.

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Abb.1: Parabelflug Mission Patch, entworfen von Webdesign Binarycode Abb.2: Die Sponsoren-Logos am Experimentaufbau

Was ist ein Parabelflug?

Bei einem Parabelflug wird für einen kurzen Moment der Einfluß der Schwerkraft kompensiert, wodurch für den Zeitraum von 22 Sekunden die Bedingung der Schwerelosigkeit herrscht. Dies wird dadurch erreicht, dass das Flugzeug nach einem sehr steilen Anstieg in einem ähnlich steilen Winkel wieder nach unten fliegt. Während des An- und Abstiegs herrscht eine Gravitation von 1,8 G - d.h. man wiegt fast doppelt soviel, während an der Kuppe der Parabel (siehe Abbildung 3) keine Schwerkraft herrscht. In der Praxis kommt es bei diesen Parabeln oft zu leichten Kursabweichungen, sodass die Schwerelosigkeit nicht so perfekt und konstant ist, wie man das auf einer Raumstation erwarten könnte. D.h. es kann dabei passieren, dass man wärend man sich schwerelos bewegt, in die eine oder andere Richtung abdriftet, je nach dem wie die Kräfte wirken. Die Parabeln wurden in einer Höhe zwischen 6200 und 7200 Meter ausgeführt. Insgesamt wurden 31 Parabeln geflogen, d.h. ca. 10 Minuten Schwerelosigkeit insgesamt.

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Abb.3: Parabelflug Theorie Abb.4: ZERO-G Flugzeug im 50 Grad Steigflug

63. ESA Parabelflug Kampagne

Bei dem Flug handelte es sich um die 63. offizielle Parabelflug-Kampagne der ESA (European Space Agency) und war damit ein rein wissenschaftlicher Flug, der in Bordeaux an Frankreichs Westküste ausgeführt wurde. Neben dem Experiment, welches durch unser 4er Team im Namen der Marssociety ausgeführt werden sollte, gab es noch zahlreiche andere Experimente im Flugzeug. Unser Experiment konnte während des Fluges nur einmal ausgeführt werden, weil nach dem Ausbringen des Ballons es für uns unmöglich gewesen wäre, denselbigen wieder in den Container zu stopfen. Dies wurde vorher mit Hilfe von einer Vorrichtung gemacht, die uns während des Fluges nicht zur Verfügung stand. Das Experiment sollte während der Parabel #29 ausgeführt werden. Für uns einerseits ein großer Vorteil, weil wir dadurch die ganzen Parabeln davor zu unserer eigenen Verfügung hatten, um uns z.B. in der sogenannten "Free Float Area" aufzuhalten, einem abgesteckten Bereich, in dem man sich ohne Festhalten schwerelos treiben lassen durfte. Andererseits hatten wir damit auch den Zwang, dass uns während der Parabel #29 keinerlei Fehler beim Handhaben des Experiments unterlaufen durfte, womit wir womöglich das Ergebnis verderben konnten. Aus diesem Grund nahmen wir uns auch die Zeit den Experimentablauf eine Woche vorher intensiv vorzubereiten.

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Abb.5: Schwerelos in der "Free Float Area" Abb.6: Blick ins Flugzeug mit allen Experimenten während dem Flug

Das Experiment

Bei dem zu betreuenden Experiment sollte der Auswurfmechanismus eines Prototypen einer Ballonsonde getestet werden, welche eines Tages zum Mars geschickt werden soll. Diese Marssonde soll später mit einer Rakete in die Marsumlaufbahn transportiert werden. Dort wird sie von der Trägerrakete abgekoppelt, danach soll der Ballon über ebend jenen Auswurfmechanismus ausgebracht, um anschließend aufgeblasen zu werden. Diese Vorgänge sollen noch außerhalb der Marsatmosphäre stattfinden. Anschließend soll der Ballon, welcher eine Nutzlast transportiert, dem sogenannten "Pod", in mehreren Umrundungen zur Planetenoberfläche hinabsinken. Während des Sinkfluges soll mit Hilfe von diversen Sensoren, welche sich in dem Pod befinden, das Atmosphären-Profil vermessen werden. Das ist eine absolute Neuheit, weil dies nur aufgrund des relativ langsamen Hinabsinkens der Ballonsonde möglich ist. Alle bisherigen Apparaturen, die auf dem Mars gelandet sind, rasen mit einer so hohen Geschwindigkeit zur Oberfläche hinab, dass aufgrund der Hitzeentwicklung eine Vermessung nicht möglich ist. Von diesen Messwerten versprechen sich die Wissenschaftler entscheidende Informationen für nachfolgende Marsmissionen.

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Abb.7: Der Ballon Container während des Parabelfluges ein Stück geöffnet Abb.8: Ballon Container während Entfaltung im Labor ohne Ballon

Das Ergebnis

Die reine Handhabung der Schritte während des Experiments wurden ausgeführt, wie vorher trainiert. Leider ergab es sich, dass das Experiment selbst jedoch nicht erfolgreich war. Der Ballon, welcher im Inneren des Ballon Containers zusammengepresst war, konnte mit Hilfe der Feder, die sich im Inneren des Mechanismus befindet nicht vollständig herausgedrückt werden. Auf Abbildung #7 sieht man die vordere, runde Platte, welche der Pod ist, bereits ein wenig herausgedrückt. Dahinter kann man ein klein wenig das gelbe Ballonmaterial erkennen. In Abbildung #8 sieht man, wie es hätte aussehen sollen, hier in einem Leerlauf-Laborversuch ohne Ballon. Die 6 Metallplatten rund um den Pod öffnen sich beim Ausstossen wie Blütenblätter einer Blume. Im geschlossenen Zustand umhüllen sie den Ballon innen. Dadurch, dass der Ballon extrem in der Behälter gefaltet werden muss, wurde offensichtlich ein zu starker Druck auf die seitlichen Metallplatten (Blütenblätter) ausgeübt. Die daraus resultierende Reibung und die zu geringe Federvorspannung verhinderten dann das vollständige Ausstossen des Ballons während des Experiments.

So gesehen muss man das Experiment als erfolgreich betrachten, weil dadurch ein offensichtlicher Fehler gefunden wurde. Würde das im Endausbau auf der echten Trägerrakete passieren, wäre das ein absolutes Fiasko. Nun werden sich die Ingenieure und Wissenschaftler Gedanken machen dieses Problem zu beheben, um der Vision einer Ballon-Marssonde wieder ein Stück näher zu kommen.

Webdesign Binarycode ist sehr stolz darauf bei diesem Erkenntnisgewinn mit geholfen zu haben.

Weiterführende Verweise