Entwicklung und experimentelle Validierung einer Marssimulationsanlage für astrobiologische Experimente

Kurzfassung

Die Anforderungen an die Diplomarbeit bestanden im Aufbau einer Experimentierkammer in der marsähnliche Umweltbedingungen erzeugt werden können. Vordergründig wird die Atmosphärenzusammensetztung sowie der Druck, die Temperatur und der Feuchtegehalt simuliert. Hierauf aufbauend wurde eine Regelung entworfen, durch die alle Umweltparameter gemessen und direkt beeinflusst werden können. Ziel der Arbeit war es, eine Experimentierkammer aufzubauen, in der im späteren Verlauf Probenbehälter mit Mikroorganismen eingesetzt werden können. Anhand deren Stoffwechselprodukte soll herausgefunden werden, ob Mikroorganismen unter derart extremen Bedingungen überlebensfähig sind und aktiv metabolisieren können. Zentraler Teil der Marssimulationskammer ist ein Hochvakuumrezipienten, in den die späteren Proben eingesetzt werden können, und der über zwei Vakuumpumpen evakuiert werden kann. Durch Vakuummessgeräte wird der Unterdruck der Experimentierkammer gemessen und über Messgeräte angezeigt. Ein vakuumtauglicher Feuchtesensor registriert die im Innern der Kammer vorherrschende Feuchtigkeit, PT-100 Widerstandsthermometer lesen die Temperatur aus. Zusätzlich sind alle Messgeräte an eine Datenerfassungskarte angeschlossen, die die Signale an einen Steuerrechner weiterleitet . Die in Labview programmierte Regelungssoftware gibt die ausgelesenen Parameter auf dem Bildschirm aus und übernimmt die gesamte Druckregelung. Anhand der Regelsoftware können auch Druckschwankungen in Zyklen programmiert werden, die denen auf dem Mars entsprechen. Die Regelung erfolgt über zwei elektromagnetische Vakuumventile, die ebenfalls an die NI-Karte angeschlossen sind. Der gewünschte Wasseranteil wird manuell in die Atmosphäre eingebracht. Dies geschieht über ein Wasserreservoir, über das Wasser in die Anlage hineinströmt, und das über ein Handventil, bei gewünschter Wasserkonzentration, wieder verschlossen werden kann. Die Temperaturregelung der Marskammer wird über einen externen und programmierbaren Kryostaten gewährleistet. Dieser ist an eine Kupferspirale im Innern der Kammer angeschlossen, die die eingestellte Temperatur zuverlässig an den Experimentierraum weitergibt.