NUTZUNG VON KURZZEIT-FLUGANGELEGENHEITEN
FÜR DIE INDUSTRIELLE FORSCHUNG UND
TECHNOLOGIEERPROBUNG

Bei der Nutzung der Schwerelosigkeit für die Lösung wissenschaftlich-technologischer Fragestellungen sind u. a. folgende Parameter von entscheidender Bedeutung:

• benötigte Zeitdauer der Schwerelosigkeit
• Größe und Gewicht des Experiments
• Automatische Durchführung oder menschlicher Operator
• Proband „Mensch“
• Zeitdauer der Experimentvorbereitung  (von der Experimentidee bis zur Durchführung mit Ergebnis)
• Wiederholbarkeit des Experiments in angemessenen Zeiträumen,regelmäßiger Zugang zur Experimentierplattform, Verfügbarkeit von Ressourcen

Hinzukommt bei industriellen Experimenten die Zusicherung der vertraulichen Behandlung sowohl des Experimentziels als auch der Ergebnisse. Die Nutzung der Internationalen Raumstation ISS bietet zweifellos das größte Potenzial. Da die ISS sich noch im Aufbau befindet, gibt es z. Z. erhebliche Einschränkungen bei der Verfügbarkeit von Ressourcen einschließlich der Astronautenzeit und eines regelmäßigen Zugangs. Auch wenn diese Einschränkungen beseitigt werden können, werden die ISS Ressourcen nicht beliebig verfügbar sein. Bevor Experimente für die Durchführung auf der ISS vorgesehen werden, sollte daher das Experiment kritisch analysiert werden, ob die wissenschaftlich-technologische Zielsetzung mittels terrestrisch gebundener Fluggelegenheiten erreicht werden kann.

Diese Kurzbetrachtung macht deutlich, dass für alle Experimente, wo die Anwesenheit des Menschen erforderlich ist, nur Flugzeugparabelflüge in Frage kommen. Bei der Experimentanalyse bezüglich der notwendigen Schwerelosigkeitsdauer sind zwei Aspekte besonders zu beachten. Um die Möglichkeit von Kurzzeitexperimenten zu evaluieren, kommt es häufig darauf an, bei den mitunter erst nach längerer Schwerelosigkeit, Minuten oder Stunden, auftretenden schwerkraft- bzw schwerelosigkeitsbedingten Phänomenen, die primäre Wirkursache auf „mikroskopischer“ Ebene messtechnisch zu erfassen. So ist es Wissenschaftlern bei der Untersuchung des Geotropismus, dem Pflanzenwachstum in Schwerkraftrichtung, gelungen, die Wirkursache mit Hilfe speziell entwickelter Spektrometer bereits im Sekundenbereich zu erfassen und zu messen. Sichtbar wird die Änderung des Pflanzenwachstums beim Eintritt der Schwerelosigkeit erst nach Minuten bzw. Stunden. Ein anderer Aspekt ist die Skalierung eines Experiments, d. h. die geometrischen Abmessungen des relevanten Untersuchungsobjekts sollten so gewählt werden, dass die für ein System charakteristische Zeitkonstante (z.B. Abklingzeit einer Konvektionsströmung) kleiner als die verfügbare Dauer der Schwerelosigkeit ist.

Alle drei Kurzzeitfluggelegenheiten haben bereits wertvolle Ergebnisse für die industrielle Anwendung ergeben, von der Entwicklung des Oberflächenspannungstanks durch Nutzung des Fallturms bis hin zur Messung von thermophysikalischen Eigenschaften von Metallschmelzen für die Entwicklung technologisch relevanter Metalllegierungen durch Nutzung von Flugzeug-Parabelflügen. Der Fallturm, die Flugzeugparabelflüge und die ballistischen Raketenflüge werden auch künftig für die industrielle Nutzung des Versuchsparameters „Schwerelosigkeit“ eine wichtige Rolle spielen und entscheidend mit dazu beitragen, die industrielle Nutzung der ISS intensiv vorzubereiten und zu begleiten.