Entwicklung eines elektrostatischen Levitators für den Einsatz in Mikrogravitation

Abstract

Entwicklung, Aufbau und Test eines elektrostatischen Levitators (ESL) für den Einsatz in Mikrogravitation (µg) sind Gegenstand dieser Arbeit. Das Ergebnis, der Experimentaufbau GOLD-ESL, wird in Labor, Fallturm, Parabelflug und Forschungsrakete getestet. Er dient insbesondere der Viskositätsmessung an flüssigen Metallproben nach der Methode oszillierender Tropfen. Extrem störungsarme Umgebungsbedingungen, die sich in dieser Kombination von ESL und µg ergeben, motivieren die Entwicklungsarbeit. Dieses Projekt zielt auf die Erfassung von Referenzmessungen, um Labormesswerte zu parametrieren und um die Messmethode zu etablieren. Den Ausgangspunkt bilden bestehende reine Laboranlagen, die aufgrund von Größe, Masse sowie fehlender Robustheit und Automatisierung speziell für µg-Anwendung jedoch ungeeignet sind. Mit dieser Arbeit werden neue Technologien eingeführt, Systeme miniaturisiert und Funktio-nen automatisiert. Die drei bedeutendsten Neuentwicklungen sind: + Das neue Elektrodensystem zur Erzeugung der Levitationsfelder ist für µg optimiert, + die Positionserfassung der Probe basiert auf in Echtzeit ausgewerteten Kamerabildern, + und der Probenwechsler speichert Proben und stellt diese einzeln dem Prozess bereit. Die Gesamtheit der entwickelten Systeme wird zu einer kompakten Raketennutzlast integriert, die flugqualifizierende Tests besteht. In µg kann bereits stabile Levitation von Proben gezeigt werden. Teilweise werden bereits neue Technologien in andere Anlagen übernommen.