Neue Prozedur – neues Glück?

Ein weiterer Bericht von Peter Huber.

Die zweite Prozedur ist interaktiv angelegt. Wir wollen Stringbildung untersuchen. Wenn man ein wechselndes elektrisches Feld an das Plasma anlegt, das so schnell ist, dass die Teilchen nicht folgen können, wohl aber die Ionen, dann bildet sich eine anziehende Komponente im ansonsten abstoßenden Potential der Teilchen. Die Ionen, die sich im elektrischen Feld an den Partikeln vorbei bewegen, werden von deren Ladung abgelenkt und hinter den Teilchen fokussiert. So bildet sich eine positive Raumladungszone abwechselnd ober- und unterhalb der Teilchen aus. Von diesem Effekt getrieben ordnen sich die Teilchen des komplexen Plasmas bevorzugt in Reihen, sogenannten Strings, entlang der Feldlinien an. Dabei hängt die Feldstärke, bei der dieser Effekt auftritt, unter anderem von der Teilchengröße ab.

In dieser Mission wollen wir untersuchen, wie sich die Teilchen an der Grenzfläche zwischen den Wolken unterschiedlicher Teilchengröße beeinflussen. Dazu brauchen wir eine Grenzfläche zwischen den Teilchengrößen, die oberhalb des Voids an der Achse der Kammer liegt. Nur dort können wir die Teilchen mit ausreichender Ortsauflösung beobachten. Leider hat auch dieses Experiment nicht so gut funktioniert, wie wir uns das erwünscht hatten. Die Teilchen, deren Grenzfläche wir untersuchen wollten, hatten in dem besagten Bereich keine Grenzfläche, die größeren wurden vollständig nach außen gedrückt. Allerdings hatten wir noch eine dritte Teilchengröße in der Kammer. Die Grenzfläche der mittleren und der kleinen Teilchen könnte nun im Sichtfeld der hochauflösenden Kamera liegen. Überprüfen konnten wir das leider nicht, weil wir nicht lange genug Videoübertragung hatten.

Der erste Teil des Experimentes befasste sich allerdings mit einem anderen Phänomen, bei dem eine sehr kleine Anzahl von Teilchen eine Monolage um das Void bilden soll. Sobald die Teilchenzahl soweit ansteigt, dass sich eine Doppellage bildet, zeigen Simulationen, dass die Teilchen eine Art Konvektion ausbilden. In der zweiten Mission hatten wir einen Fall, bei dem die Teilchenzahl genau gepasst hätte. Diesmal haben wir von den Einstellungen her halb so oft geschüttelt, wie damals. Trotzdem hatten wir viel zu viele Teilchen in der Kammer. Die Charakteristik des Aufbaus hat sich in den Jahren dazwischen einfach zu stark verändert.

Als der Kosmonaut die Teilchen im manuellen Betrieb entfernt und wenige neue eingeschüttelt hatte, zeigte sich, dass diese Teilchenwolke auf einer Seite “liegen bleibt” und sich nicht in vernünftiger Zeit verteilen will. Jetzt müssen wir uns für die nächsten zwei Wiederholungen dieses Experimentteils noch eine Lösung überlegen.

Blick in die Plasmakammer
Die Teilchenzahl würde schon passen, aber leider verteilen sie sich nicht um das Void.

Insgesamt waren die ersten beiden Tage eher enttäuschend. Aber wir haben ja noch weitere drei sehr vielversprechende Prozeduren vor uns. Am Dienstagabend sind wir aber erst mal zum Schaschlikessen gegangen. In der Nähe von ZUP und unserem Hotel liegt ein aserbaidschanisches Restaurant mit überdachter Terrasse. Dort haben wir uns ein Schiguli und leckeres Schaschlik bestellt. Nein, nicht den Lada Schiguli, sondern ein russisches Bier vom Fass.

So konnten wir den Tag noch gemütlich ausklingen lassen und uns vom hektischen Stress, der durch die unerwarteten Probleme aufgetreten ist, wieder erholen. Das Wetter macht zur Zeit meist auch mit. Heute müssen wir erst um 12 Uhr im Kontrollzentrum ZUP sein. Die Kollegen haben sich deshalb verabredet nach einem Frühstück um 9 Uhr zum Joggen zu gehen. Da hat das Wetter aber leider gar nicht mitgespielt. Es gab kräftige Schauer, so dass sie auf den Waldwegen wohl hoffnungslos versumpft wären. Vielleicht klappte es ja am Nachmittag.

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Erhöht man die Spannung zwischen zwei Elektroden, die ein Gas umgeben, beginnt das Gas irgendwann zu leuchten: Freie Elektronen im Gas haben genug Energie, um die Gasteilchen zu ionisieren und noch mehr Elektronen aus den Atomen zu schlagen. Ein Plasma wurde gezündet, die Zündspannung ist erreicht. Gibt man nun noch zusätzlich Mikrometer große Teilchen in das Plasma, erhält man ein sogenanntes "Komplexes Plasma", mit dem ich mich zunächst als Doktorand und Post-Doc am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und nun an der University of California in Berkeley beschäftige. In diesem Blog möchte ich sowie ein wenig Einblick in den Alltag im Forschungsinstitut bieten, als auch über den (Plasma)-Rand hinaus blicken. Mierk Schwabe

2 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Progress und ATV

    Auf der NASA-Seite steht, dass die Astro- und Kosmonauten wegen eines russischen Feiertags frei hatten. Ich nehme an, es lief auch keine PK-Mission, oder? Dort wird auch “Plasmakristall” erwähnt:
    http://www.nasa.gov/…xpedition36/e36_061213.html
    Wie sieht das beim Undocking (Progress 51) und Docking (ATV-4 “Albert Einstein”) aus, werden da alle Raumfahrer gebraucht oder kann weiter experimentiert werden?
    Viel Erfolg mit den nächsten Prozeduren, Grüße aus Garching!

  2. Hallo Michael!

    Ja, gestern war tatsächlich ein Feiertag. Aber davon haben wir nichts mitbekommen. Unser Experiment wurde ganz normal durchgeführt. Auch das Undocking hat sich auf unser Experiment nicht ausgewirkt. Zu sechst sind da genügend Leute oben, damit nicht jeder mithelfen muss, wenn etwas an- oder abdockt.
    Am Freitag kommt Einstein an? Da haben wir auch wieder eine Prozedur. Allerdings erst sehr spät. Vorher haben wir nicht genügend Videozeit. Das könnte tatsächlich mit dem geplanten Docking zu tun haben.

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