IMPF - The International Microgravity Plasma Facility

Als Nachfolger der Einrichtungen PKE-Nefedov, PK-3 Plus und PK-4 auf der ISS ist ein Langzeit-Labor zur Erforschung komplexer Plasmen unter Schwerelosigkeit in internationaler Zusammenarbeit geplant, die ''International Microgravity Plasma Facility'' IMPF. Bei IMPF handelt es sich um ein Forschungslabor, das ein viel breiteres Interessengebiet abdecken kann, als das deutsch-russische PKE Projekt. Im Hinblick auf eine bestmögliche wissenschaftliche Definition arbeitet ein international besetztes Science Advisory Board. Um ausreichende Flexibilität für die Plasmaforschung unter µg-Bedingungen in den nächsten 10 Jahren zu haben, wird dieses Labor einen modularen Aufbau bekommen. Es ist geplant, die Facility in vier Subsysteme aufzugliedern, die als Einschübe in einen für die Weltraumstation standardisierten Experimentschrank eingebaut werden. Die vier Einschübe bestehen aus dem physikalischen Experiment, einem Vakuum- und Gassystem, einem System zur Kompression und Speicherung der Video- und Messdaten und einer Elektronik- und Masterkontrolleinheit. Während der Laufzeit des Projekts sollen regelmäßig neue Experiment-Einschübe entwickelt und im Weltraum zum Einsatz gebracht werden. Nach den gegenwärtigen Plänen soll der erste Experimenteinschub wieder ein HF-angeregtes Plasma haben, allerdings mit einer nach den Erfahrungen von PKE wesentlich verbesserten Elektrodenkonfiguration, der Auswahl von bis zu sechs unterschiedlichen Mikropartikeldurchmessern, erheblich verbesserten Diagnoseeinrichtungen sowie der Option Mikropartikel nicht nur in das Plasma zu injizieren, sondern auch wieder herauszuziehen. Die Manipulation von Mikropartikeln im Plasma durch Strahlungsdruck wird durch einen leistungsstarken Laser möglich sein. Der zweite Experimenteinschub, der nach einem halben Jahr nachgerüstet werden soll, wird die Möglichkeit für Experimente mit DC Plasmen bieten. Der dritte Experimenteinschub ist speziell der Untersuchung anwendungsorientierter Prozesse unter Schwerelosigkeit gewidmet, wie z.B. Coating und Oberflächenmodifizierung der Mikropartikel, sowie Koagulation und Disagglomeration.

Gemeinsam mit der Firma

Kayser-Threde wurde Anfang 2001 eine Vorstudie beendet, die zeigt, dass die gewünschte Plasma Facility innerhalb der auf der Raumstation vorgegebenen Rahmenbedingungen durchführbar ist. Seither finanziert das DLR eine Vorentwicklung auf Komponentenbasis. Wesentlicher Teil dieser Arbeit ist eine Plasmakammer mit im ganzen vier separat ansteuerbaren Elektroden. Diese wurde vom MPE in einer Parabelflugkampagne im November auf ihre Schwerelosigkeitstauglichkeit untersucht. Im Ganzen fanden zwei Parabelflugkampagnen mit je drei Starts im Airbus A300 Zero-G statt. Bei jeweils 30 Parabeln zu je 25 Sekunden summiert sich die µg-Zeit der zwei Kampagnen zu 1 Stunde und 15 Minuten. Die erste Kampagne wurde von der ESA finanziert und diente der Erprobung der oben erwähnten neuen IMPF-Kammer. Die zweite Kampagne war zu 50% vom DLR finanziert. Das Institut erprobte zwei neuartige kugelförmige Kammerkonzepte, das eine mit einer induktiven HF-Anregung des Plasmas, das andere mit einer kapazitiven HF-Anregung, wobei drei auf der Oberläche befindliche Elektrodenpaare aus drei HF-Generatoren in einer Zufallssequenz angesteuert wurden. Ziel dieser Untersuchungen war eine möglichst kugelsymmetrische Plasmaanregung.

Weitere Informationen unter

http://www.mpe.mpg.de/impf ...

und bei der

University of Iowa...