Malica Schmidt war beim schwerlosen Experimentieren mit einem Bein festgegurtet.
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Malica Schmidt war beim schwerlosen Experimentieren mit einem Bein festgegurtet.

Raumfahrt

„Ein Gefühl, das abhängig machen könnte“

  • Pamela Dörhöfer
    vonPamela Dörhöfer
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Parabelflüge ermöglichen Experimente in Schwerelosigkeit. Eine junge Wissenschaftlerin berichtet von ihren Erfahrungen

Malica Schmidt arbeitet zurzeit an ihrer Dissertation am Centre for Natural Inspired Engineering im Fachbereich Chemieingenieurwesen der Londoner Universität. Ihr Thema ist die Entwicklung neuartiger, von der Natur inspirierter Oberflächen für die Raumfahrt. Konkret geht es darum, Wege zu finden, mit denen sich die Wasserversorgung bei längeren Flügen im Weltraum besser sicherstellen lässt, wie die junge Wissenschaftlerin erklärt. Mit herkömmlichen Methoden lassen sich bislang nur etwa 70 Prozent des Wassers recyceln, etwa über spezielle Lüftungssysteme, die Feuchtigkeit aus dem Innenraum absorbieren, oder durch die Aufbereitung von Urin: „Das ist auf der ISS möglich, weil dort mit Raketen von der Erde aus ständig für Nachschub an Wasser gesorgt werden kann. Bei einer Station in der Mondumlaufbahn oder auf dem Weg zum Mars gestaltet sich das Ganze schwieriger.“

Als Vorbilder für ihre Oberflächen dienen Malica Schmidt biologische Strukturen von Organismen: „Die Natur bringt so viele Dinge hervor, die unglaublich effizient sind.“ Als Beispiele nennt sie die Flügel von Zikaden, Mottenaugen und Baumkapillare, die das Wasser von der Wurzel bis zu den Ästen verteilen. „Die Idee ist, solche Systeme nicht einfach nur nachzuahmen, sondern zu abstrahieren und in eigene Konzepte umzuwandeln“, erläutert die Doktorandin. Mit Hilfe von 3-D-Mikrodruckern hat sie die Strukturen im UCL hergestellt und mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zusammengearbeitet, um diese dann während mehrerer Parabelflüge zu testen. „Das Prinzip soll sein, Wasser aus der Raumluft einzusaugen und zu schauen, was passiert, wenn Tropfen auf diese Strukturen fallen.“ Weil sich Wasser in der Schwerelosigkeit anders verhält und beispielsweise Kapillarkräfte stärker wirken, sind Experimente auf der Erde nur bedingt aussagekräftig.

Mit ihrem Projekt hat sich die gebürtige Braunschweigerin daher mit ihrem internationalen Team von UCL, DLR, KIT und der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA, beim DLR für die Teilnahme an Parabelflügen beworben – und bestand mit ihrem Konzept; ebenso bei der notwendigen medizinischen Untersuchung.

Parabelflüge sind in Europa neben dem 146 Meter hohen Fallturm der Universität Bremen sowie Höhenforschungsraketen und Wiedereintrittssatelliten eine der wenigen Möglichkeiten, diesseits des Weltraums in Schwerelosigkeit zu experimentieren. Parabelflüge haben gegenüber allen anderen den großen Vorteil, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler selbst mit an Bord sein können. Wie entsteht bei so einem Flug der Zustand von Schwerelosigkeit? Das DLR nutzt dafür den Airbus 310 Zero-G der französischen Firma Novespace, mit dem speziell ausgebildete Pilot:innen – an Bord befinden sich insgesamt vier – bestimmte Manöver fliegen, die man sich am Himmel vorstellen kann wie die Flugbahn eines geworfenen Balls. Grundlage für das Herstellen von Schwerelosigkeit ist extreme Beschleunigung. Dabei gibt es verschiedene Parabeln, unter anderem auch solche, die für 22 Sekunden die Schwerkraft des Mondes oder für 30 Sekunden die des Mars simulieren.

Die Kabine wird beim Umbau des Fliegers mit Schaumstoff ausgekleidet, die Sitzreihen werden bis auf einige wenige entfernt, die Schienen hingegen bleiben, um die Experimente darauf zu befestigen. Wegen der Schwerelosigkeit kann man sie nicht einfach auf den Boden oder einen Tisch stellen, sie würden davonschweben.

Malica Schmidt sollte eigentlich schon Anfang September von Bordeaux aus mit dem Airbus in die Schwerelosigkeit fliegen, doch der Start dort war wegen der stark gestiegenen Corona-Infektionen in Frankreich nicht möglich. Das DLR Raumfahrtmanagement ist deshalb auf den Flughafen Paderborn-Lippstadt in Nordrhein-Westfalen ausgewichen. Die Verschiebung an einen anderen Tag und vor allem Ort bedeutete für alle viel Planung, Ausdauer und Kraft, erzählt Malica Schmidt; hinzu kamen die Schwierigkeiten mit geschlossenen Institutionen und Laboren. Von Paderborn aus flog die Maschine dann zur Atlantikküste, um ihre Manöver zu absolvieren – was natürlich nur in bestimmten Gebieten möglich ist, wo vor allem kein dichter Luftverkehr herrschen darf.

Die Gäste an Bord saßen deshalb länger im Flugzeug, bis „es“ passierte. Angst habe sie nicht verspürt, sagt Malica Schmidt, „dafür ein freudiges Erwarten“ – auf diesen Moment: „Wir flogen erst auf Normalhöhe, dann kam der Countdown, in dem Zeit blieb, sich vorzubereiten. Noch eine Minute, 30 Sekunden, 20, zehn, fünf, drei, zwei, eins. Diesen Countdown werde ich nicht mehr vergessen.“ Und dann kam das, was in der Fachsprache als „Pull up“ bezeichnet wird. „Das Flugzeug ging steil nach oben und man erfährt zirka 1,8 bis zwei G.“ Zwei G steht für die doppelte Gravitation – Anziehungskraft – der Erde. „Man wiegt doppelt so viel, alles fühlt sich schwer an, als ob der Körper nach unten gezogen wird“, schildert Malica Schmidt diesen Augenblick.

„Dann kommt eine weitere Durchsage mit Gradzahlen. 30, 40 und bei 50 Grad erfolgt eine Ansage, die den Übergang von bis zu zwei G auf Mikrogravitation, fast null G, ankündigt.“ Null G bedeutet keine Schwerkraft, also Schwerelosigkeit. Dieser Übergang sei ganz seicht gewesen, berichtet sie. „Leicht“ hätten sich die folgenden 22 Sekunden in Schwerelosigkeit angefühlt, sagt die Wissenschaftlerin, wie „eine Mischung aus Tauchen und Fliegen“: „Man schwebt nach oben, die Haare fliegen. Und es fühlt sich an, als ob die Zeit stehenbleibt. Normalerweise ist das Flugzeug laut. Nun hatte ich den Eindruck, als ob alles leiser wird und sich in Zeitlupe abspielt.“ Malica Schmidt berichtet von einem geradezu rauschhaften Gefühl der Freiheit – Empfindungen, die fast alle, die Schwerelosigkeit einmal erlebt haben, ähnlich schildern.

Ob ihr nicht kodderig wurde bei all diesen ungewohnten Belastungen für den Körper? „Doch“, sagt sie. Vor dem Flug bekommen alle Passagierinnen und Passagiere deshalb ein Medikament gegen Reiseübelkeit gespritzt. „Meine Dosis war etwas höher.“ In seltenen Fällen wird es „Erstfliegern“ trotzdem schlecht. „Das ist mir zum Glück nicht passiert und man gewöhnt sich an das Gefühl. Am zweiten Tag lief es besser und am dritten Tag war alles super.“, erzählt Malica Schmidt.

Gleichwohl haben die Tage Durchhaltevermögen gekostet. In einer für sie völlig neuen Extremsituation musste sie mit Pipetten hantieren, während ihre Hände in einer Handschuhbox steckten, die wiederum fest in der Versuchsanordnung verankert war. Weil die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Bord wegen Corona nicht im Raum schweben durften – man sollte sich trotz Maskenpflicht nicht zu nahe kommen -, waren alle mit einem Bein fest auf dem Boden angegurtet.

Bei insgesamt drei Parabelflügen hat Malica Schmidt 30 verschiedene Strukturen getestet, jede davon so klein, dass sie nur mit dem Mikroskop zu erkennen ist. In den nächsten Monaten will sie auswerten, welche am besten geeignet sind, um in der Schwerelosigkeit Wasser aus der Luft zu saugen. Danach möchte sie an den gefundenen Favoriten weiterarbeiten. Ein Traum wäre es, die dann verbesserten Strukturen von Astronaut:innen auf der Internationalen Raumstation testen zu lassen. Außerdem ist eine weitere Parabelflugkampagne in Aussicht, denn: „Das ist ein Gefühl, das abhängig machen könnte.“

FÖRDERGELD

Flugexperimente wie das hier beschriebene müssen vom DLR oder der Esa genehmigt werden. Forschende können für ihre Projekte Fördergeld beantragen.

Anträge auf Förderung können über das Portal des Bundes – Antragssystem „easy-Online“ – gestellt werden. Mehr Infos zu den Parabelflügen und dem Forschungsprogramm: www.dlr.de pam

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