Experimente in der Schwerelosigkeit

Den Weltraum auf die Erde holen - im Fallturm der Universität Bremen

  • vonEckhard Stengel
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Im Fallturm der Universität Bremen finden seit 30 Jahren Experimente in Schwerelosigkeit statt.

  • Der Bremer Fallturm ist ein in dieser Art europaweit einzigartiges Wissenschaftsbauwerk. Neben Universitäten nutzen auch Firmen den Bremer Fallturm.
  • Parabelflüge sind für die Erforschung der Schwerelosigkeit nicht mehr unbedingt nötig.
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Merkwürdig: eine Hochschule mit Minarett? Oder ragt da ein riesiger Filzstift in den Himmel? Wer zum ersten Mal in die Nähe der Universität Bremen kommt, dürfte erstaunt sein über einen von weitem zu sehenden Betonturm mit verglaster Spitze. 146 Meter ist er hoch und dabei nicht viel dicker als ein Fabrikschornstein.

Es ist der Bremer Fallturm – ein in dieser Art europaweit einzigartiges Wissenschaftsbauwerk, das Forschenden aus dem In- und Ausland Experimente unter weitestgehender Schwerelosigkeit ermöglicht. Vor fast genau 30 Jahren, am 28. September 1990, ging der Turmriese am „Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation“ (ZARM) der Universität Bremen in Betrieb. „Bitte erklären Sie den Fallturm in einem Satz“, bat einmal ein Interviewer das ZARM-Direktoriumsmitglied Claus Lämmerzahl. Seine Antwort: „Der Fallturm bringt den Weltraum auf die Erde.“

Die Schwerelosigkeit macht es leichter, bestimmte Vorgänge zu erforschen.

Schwerelosigkeit: Parabelflüge sind nicht mehr nötig

Die Schwerelosigkeit, wie sie im Weltall herrscht, macht es leichter, bestimmte Vorgänge zu erforschen, etwa Verbrennungsprozesse in Motoren. Früher war es üblich, dass Forschende in die Luft gingen, wenn sie Experimente ohne störende Schwerkraft starten wollten: Sie ließen sich in einem Flugzeug steil in höchste Höhen tragen und sausten dann im Sturzflug nach unten, um dabei praktisch Schwerelosigkeit zu spüren und sie für bestimmte Versuchsanordnungen zu nutzen. Immerhin eine billigere Variante als Experimente im All.

Seit nunmehr 30 Jahren sind solche sogenannten Parabelflüge nicht mehr unbedingt nötig. Seitdem reicht es, für wenige tausend Euro eine Versuchszeit im Fallturm zu buchen. In der äußeren Betonhülle steckt eine 3,50 Meter breite Stahlröhre wie eine Mine in einem Kugelschreiber. Natürlich stürzen sich die Forschenden darin nicht selber hinunter, sondern sie installieren ihre Versuchsanordnungen in einem Metallzylinder, der 80 Zentimeter breit und mehr als mannshoch ist. Diese Fallkapsel wird zunächst 110 Meter nach oben gezogen. 18 Vakuumpumpen saugen nun die Fallröhre leer, mehr als anderthalb Stunden lang. So kann kein Luftwiderstand den Absturz behindern.

Die Schwerkraft als Störfaktor ausschalten

Dann der Start: Die Kapsel rast mit 167 Kilometern pro Stunde nach unten, wobei für genau 4,74 Sekunden „Schwerelosigkeit in exzellenter Qualität“ entsteht, wie die Fallturm-Betriebsgesellschaft des ZARM schwärmt. Genauer gesagt: Die Schwerkraft ist nicht komplett aufgehoben, aber sie beträgt nur noch ein Millionstel der normalen Erdanziehung. Unten landet die Kapsel dann sanft in einem acht Meter hohen Auffangbehälter voller Styroporkügelchen. Für Menschen wäre die Bremsverzögerung allerdings tödlich. Während des Flugs beobachten die Forschenden in einem Kontrollzentrum per Video und Datenfernübertragung, was sich in der Kapsel abspielt. Per Fernsteuerung können sie in die Abläufe eingreifen. Wenn sie sich hinterher die Aufnahmen in Zeitlupe anschauen, können sie den Sekundenflug auf über eine Stunde ausdehnen.

Bei den Versuchen geht es laut ZARM darum, „die Schwerkraft als Störfaktor auszuschalten“. Flammen etwa sind in der Schwerelosigkeit kugelrund und zeigen Verbrennungsprozesse quasi in Reinform. Wie funktioniert die Treibstoffzufuhr für Satelliten am besten? Mit welcher Verbrennungstechnik laufen Dieselmotoren am effektivsten? Solche Fragen sind es, die im freien Fall ihrer Antwort näherkommen.

Schlankes Wahrzeichen: der 146 Meter hohe Fallturm an der Universität Bremen für Experimente unter Schwerelosigkeit.

Gebucht wird der Bremer Turm aber auch von anderen Fachrichtungen, seien es Astrophysik, Biologie, Chemie, Grundlagenphysik, Materialwissenschaften oder Strömungsmechanik. Wem 4,74 Sekunden freier Fall zu kurz sind, der kann auch einen doppelt so langen „Flug“ buchen. Denn 2004 wurde im Turmfundament ein Katapult installiert. Seitdem kann die Versuchskapsel zunächst in die Höhe geschossen werden, bevor sie am Ende der Röhre wieder nach unten stürzt. Macht zusammen 9,3 Sekunden ohne Schwerkraft.

Das unterirdische Katapult ist eine technische Meisterleistung: Vor dem Abschuss wird ein Kolben, auf dem die Versuchskapsel steht, hydraulisch zehn Meter in die Tiefe gezogen – gegen den Sog des Vakuums in der Fallröhre, ähnlich wie bei einer Luftpumpe, bei der man den Daumen auf die Öffnung hält und den Griff herauszieht. Dann schnellt der Kolben nach oben – und mit ihm die Kapsel. Innerhalb von 0,3 Sekunden beschleunigt sie auf 168 km/h.

Auch für stürmische Zeiten haben die Erbauer vorgesorgt: Die Fallröhre ist fest im Erdboden verankert, hat aber keinerlei Verbindung zur Betonhülle des Turms. Schwankt die Hülle im Sturm, verharrt die Röhre in stoischer Ruhe.

15 Millionen Euro kostete damals der Bau des Turms und des ZARM-Institutsgebäudes. Bezahlt wurden sie vor allem vom Bund und vom Land Bremen. Daneben steuerten auch drei Technologiefirmen Gelder bei, darunter das Bremer Raumfahrtunternehmen OHB.

Fallturm in Bremen: In Schwerelosigkeit heiraten

Seit der Einweihung 1990 fanden im Fallturm schon rund 9000 „Flüge“ statt. Oft mussten sich die Forschenden ein Jahr lang gedulden, bis sie an die Reihe kamen. Bald dürfte die Wartezeit kürzer werden, denn für kleinere Experimente baut das ZARM gerade einen zweiten Turm mit Katapult. Der kleine Bruder des Betonriesen ist allerdings nur 16 Meter hoch. Das soll für 2,5 Sekunden Schwerelosigkeit reichen.

Neben Universitäten nutzen vereinzelt auch Firmen den Bremer Fallturm. Einmal testete ein Whiskyhersteller ein „Space Glass“, mit dem sich Astronauten Hochprozentiges einflößen können. Der Versuch soll hundertprozentig geklappt haben.

Auch zum Heiraten eignet sich das Uni-Wahrzeichen: Die per Fahrstuhl erreichbare gläserne Spitze beherbergt nicht nur Bremens höchstgelegenes WC, sondern auch ein „Trauzimmer“ samt „Panorama-Lounge“. Der Rundumblick ist phantastisch, aber der Platz etwas knapp. Normalerweise reicht er für 14 Personen, wegen Corona zur Zeit nur für sechs. Für 400 Euro können sich Paare hier standesamtlich trauen lassen – um sich dann gemeinsam ins Leben zu stürzen.

Rubriklistenbild: © Imago Images

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