Experiment zur Feuersicherheit auf der ISS

Bremer Forscher untersuchen Großbrand in Raumkapsel

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Ein Ingenieursteam des Nasa Glenn Research Centers in Cleveland bei Tests am Saffire-II-Experiment. Die mittlere der drei sichtbaren grün leuchtenden Proben ist die des Bremer Zarm. Die obere Probe ist ebenfalls aus Acrylglas, hat die gleichen Abmessungen jedoch ohne Strukturen und dient als Referenzexperiment.

Bremen - Unter Beteiligung von Bremer Forschern des Zentrums für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (Zarm) an der Uni wird jetzt ein erster echter Großbrand im Weltraum gelegt. Am Montag soll vorraussichtlich gegen 2 Uhr ein Cygnus-Raumtransporter der US-amerikanischen Firma Orbital ATK auf einer Antares 230 Rakete von Wallops Island (Virginia) zur Internationalen Raumstation (ISS) starten. Der Inhalt des Transporters ist fürs Zarm von besonders großem Interesse, geht es dabei doch um ein Experiment zur Feuersicherheit.

Neben Verbrauchsgütern zur Versorgung der Astronauten befindet sich unter den wissenschaftlichen Experimenten auch der internationale Versuchsaufbau Saffire II, an dem das Zarm mit einer großen Materialprobe beteiligt ist. Angezündet im All, soll sie Aufschluss über die Ausbreitung von Feuer auf bemannten Raumfahrzeugen geben. Den Hintergrund zu Saffire II bilden die Bemühungen eines Teams aus den USA, Russland, Japan und Europa um ein besseres Verständnis der Verbrennung fester Materialien in der Schwerelosigkeit. Die Bremer Wissenschaftler fokussieren sich mit ihrem Beitrag insbesondere auf die Frage nach der Feuersicherheit.

Ausbreitung verlangsamt

Zwar gebe es Prüfmethoden, nach denen derzeit Materialien zum Bau von Raumfahrzeugen qualifiziert würden, jedoch sei die Aussagekraft von Ergebnissen aus dem Labor „stark zu bezweifeln“, wie Christian Eigenbrod, Leiter der Forschungsgruppe beim Zarm, sagt. An Bord einer Raumstation brenne ein Feuer deutlich schwächer als am Boden, die Ausbreitung sei stark verlangsamt. Dafür werde es aber viel heißer, da der fehlende Auftrieb in der Schwerelosigkeit die heißen Abgase nicht von der Brandstelle forttrage. Eigenbrod: „Ein Material, das im Erdlabor von selbst verlischt, kann also auf einer Raumstation im All durchaus weiter brennen.“ Auch sehen die bisherigen Standardtests nur die Untersuchung glatter, ebener Proben vor, heißt es beim Zarm. „Unsere alltägliche Erfahrung zeigt uns jedoch, dass Ecken und Kanten leichter Feuer fangen als eine Fläche“, so der Projektleiter weiter. Daher sei die Brandgefahr im Inneren einer Raumstation, die nicht vollkommen glatt sei, wahrscheinlich höher als die bisherigen Testverfahren vermuten ließen.

Durchführung bisher nur an kleinen Proben durchgeführt

Im Rahmen des Experiments, das von der US-Raumfahrtbehörde Nasa geleitet und finanziert wird, untersucht das Zarm daher den Verbrennungsfortschritt sowie die Flammenausbreitung einer großen Acrylglasprobe mit strukturierter Oberfläche, die in einem offenen Windkanal bei einer Luftgeschwindigkeit – ähnlich der der Klimaanlagen an Bord der ISS – entzündet und beobachtet wird. Bisher konnten solche Experimente laut Zarm nur an sehr kleinen Proben unter großen Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt werden. Die Frage nach der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf ein großes, offenes Feuer blieb jedoch unbeantwortet, so Eigenbrod. Erst 2011 sei mit der Idee zum Saffire-Experiment die Überlegung entstanden, derartig gefährliche Versuche auf einem Raumtransporter durchzuführen, der am Ende ohnehin in der Erdatmosphäre verglühen werde. Eigenbrod: „Mit der Cygnus-Kapsel steht somit nicht nur eine für die Forschungsfrage der Zarm-Wissenschaftler optimale Umgebung zur Verfügung, auch die enormen Kosten für eine eigenständige Weltraummission können drastisch reduziert werden.“

Der Raumtransporter soll am Mittwoch an die Raumstation ankoppeln, wird von den Astronauten der ISS entladen, mit Abfällen und nicht mehr benötigtem Equipment beladen und danach zur Erde zurückgeschickt. Wenig später wird er beim Eintritt in die Atmosphäre verglühen. In der Zeit zwischen dem Abdocken von der ISS bis zum Wiedereintritt und Verglühen wird das Experiment an Bord des Transporters gestartet, die Materialprobe aus Bremen entzündet, die Daten werden übertragen. Es soll nicht bei einem Experiment bleiben. Um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, wird Saffire als Serie auf sechs Flügen von Raumtransportern bis 2019 durchgeführt. Eigenbrod betonte, dass die Erwartungen der Zarm-Wissenschaftler immens hoch seien, handele es sich doch um „bahnbrechende Experimente“. 

gn

Mehr Infos auf der Internetseite des Zentrums für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation

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