Nun möchte ich noch kurz die „Berichterstattung“ hier vervollständigen. Am Donnerstag haben wir nach dem Flug noch fix eine Kalibrierung gemacht, und schon ging es ans Ausbauen des Experiments. Der arme LKW-Fahrer war schon vormittags da und hat nur darauf gewartet, dass das Experiment endlich aufgeladen werden kann. Die Ground Crew in Form von Christina hatte natürlich auch ihren Job gemacht und die Kisten waren gepackt. Entsprechend schnell ging alles vonstatten und um etwa 17 Uhr hatten wir alles verladen. Für den restlichen Tagsesverlauf lasse ich mal folgendes Bild sprechen.
Seize und Café Gourmand am letzten Abend
Am Freitag haben wir uns dann auf die Rückreise gemacht. Bei den Flügen hat alles planmäßig geklappt. Nur am Freitagnachmittag vor einem langen Wochenende mit dem Regionalzug nach Greifswald fahren zu wollen, ist halt eine schlechte Idee. So hatten wir dann in Berlin die Gelegenheit, unsere Gaumen während der Wartezeit auf den nächsten ICE wieder an die heimische Braukunst zu gewöhnen. Um halb Neun abends waren wir schließlich in Greifswald.
Heute früh kam das Experiment auch gleich schon an und aktuell werden die Daten kopiert. Sobald das abgeschlossen ist, kann ich euch vielleicht mit einigen Snapshots gespickt eine physikalische Zusammenfassung der Kampagne präsentieren.
Entschuldigt, dass ihr heute erst so spät von uns lest. Wir haben aber eine gute Erklärung. Wir durften nämlich zu viert (+ Cordula + Flat Eric natürlich) fliegen – vielen Dank an das DLR! Somit war die arme Christina alleine Ground Crew und hatte schon genug um die Ohren.
Die erweiterte Crew vom heutigen Flugtag
Das Experiment hat erneut bestens funktioniert und wir haben ein paar schicke Messungen gemacht.
Morgen geht’s dann wieder auf Richtung Greifswald. Natürlich nicht, ohne heute Abend die Kampagne bei einem Café Gourmand ausklingen zu lassen.
Wieder etwas vor Zeitplan ist die ZeroG um 09:20 Uhr mit unseren Parabonaut*innen an Bord abgehoben. Auf dem Abflugfoto macht die Crew bestehend aus André, Christina und Daniel (I) einen fast schon übermütigen Eindruck, aber seht selbst:
Guten Flug!
Update
Die ZeroG ist um 12:43 wieder gelandet. Heute hat alles nahezu perfekt geklappt. Eine kleine Überraschung wird es morgen geben – seid gespannt. 😉
… und der Flug (über der Biskaya) größtenteils ebenfalls. Unserer Crew wurde jedoch nicht langweilig, denn ein paar Überraschungen hielt das Experiment für uns bereit. Pünktlich zur ersten Parabel ließ sich ein Rechner nur noch sporadisch bedienen. Bei Versuchen, am Tastatur-Stecker zu rütteln etc. hat der Rechner dann auch noch einen seiner beiden Monitore verloren, sodass nicht mehr alle die Übersichtskamera vernünftig sehen konnten. Also nochmal das ganze Experiment runter- und wieder hochfahren und immerhin der Monitor war wieder da. Wenig später hatten wir dann auch das Problem mit der Tastatur endgültig lokalisiert und diese ersetzt.
Später brach dann die Verbindung mit dem Controller, der unter anderem die Dispenser ansteuert, immer wieder ab, ließ sich aber jedes Mal wieder herstellen. Außerdem wollten wir mit unterschiedlichen Elektrodenabständen experimentieren. Blöd, dass die Verstellung der oberen Elektrode nach den ersten 20 Parabeln festhing. Glücklicherweise jedoch in einer Position, mit der wir die restlichen Experimente durchführen konnten, ohne zu viele Kompromisse einzugehen. So haben wir am Ende doch die allermeisten Parabeln nutzen können, um Daten aufzunehmen.
Nun sind wir ohne größere Komplikationen bereit für den ersten Flug, der in eineinhalb Stunden abheben soll.
Einen kleinen Schreckmoment gab es gestern noch, als die 3D-Laserintensität bei einem letzten Testlauf stark zu wünschen übrig ließ. Also Containment nochmal auf – und schon war ein aus seiner Halterung gesprungener Spiegel zu sehen. Glück gehabt. Schnell wieder eingeklickt und schon konnten wir mit der Stereoskopie auch wieder etwas sehen. Nun hoffen wir natürlich, dass wir diesen Fehler selbst verursacht haben und der Spiegel sich nicht erneut löst.
Heute werden Christina, Daniel (II) und Stefan fliegen und können euch nach dem Flug bestimmt mehr berichten.
Nachdem das Experiment jetzt schon hier und da zu sehen war, wird es wohl Zeit, euch die Details etwas genauer vorzustellen. Hier nun also ein Beitrag für die Physik-Nerds unter unseren Lesern. 😉
Das Experiment besteht, wie ihr bestimmt längst gesehen habt, im Wesentlichen aus zwei Racks. Ich schreibe „im Wesentlichen“, denn streng genommen handelt es sich um 3 Racks. Zwischen den eigentlichen Racks ist nämlich noch ein Beschleunigungssensor direkt auf den Rails verschraubt – aber bleiben wir beim Wesentlichen. Das kleine Rack enthält den RF-Generator und 4 Computer (2 zur Steuerung, 2 zur Aufnahme). Im großen Rack wird es spannend. Hier findet sich das Herzstück unseres Experiments: Die Zyflex-Plasmakammer umgeben von 2 Lasern und stolzen 8 Kameras. In der unteren Ebene befinden sich zudem die Pumpen sowie die Gasversorgung.
Die beiden (3) Racks im FlugzeugUnterer Teil des kleinen Racks, v.l.n.r.: 2 Aufnahmerechner und ein Gehäuse, das die beiden Steuerrechner enthält. Im oberen, abgeschirmten Teil befindet sich der RF-Generator.
Schauen wir uns zunächst die Kammer etwas genauer an. Die ursprünglich für das Ekopasma-Projekt entwickelte Zyflex (zylindrisch, flexibel) ist verglichen mit der IMPF-K2 deutlich größer. Der eigentliche Clou sind die oben und unten jeweils in Center und Ring unterteilten Elektroden, die in Phase und Amplitude unabhängig ansteuerbar sind.
Am abgenommenen Deckel lassen sich die beiden konzentrischen Elektroden sowie der umgebende Guardring gut erkennen.Ansteuerung (oben) und Messung (unten) der 4 unabhängigen Elektroden
Weiterhin können die Elektroden und der sie umgebende geerdete Guardring unabhängig voneinander in der Höhe verstellt werden. So sind Elektrodenabstände zwischen ca. 30 mm und 75 mm möglich.
Kommen wir nun zu den Diagnostiken. Neben diversen 2D-Diagnostiken betreiben wir auch unser 3D-Setup, welches hierzu vom IMPF-Experiment in diesen Aufbau transplantiert wurde. Daher gibt es auch zwei Laser, da die unterschiedlichen Beleuchtungsansprüche schwer unter einen Hut zu bekommen sind. Wir haben einerseits einen roten Laser für die 2D-Diagnostiken, der eine dünne Schicht von etwa 0.5 mm Dicke auf der ganzen Höhe von 75 mm beleuchtet. Außerdem gibt es den grünen 3D-Laser, der auf etwa 3mm Breite aufgeweitet ist, dafür jedoch nur eine Höhe von etwa 30 mm abdeckt. Der 2D-Laser ist auf dem folgenden Foto hinten zu sehen. Man erkennt die große Zylinderlinse sowie einen im 45 Grad-Winkel stehenden Spiegel, der den Laser unter genau 90 Grad in die Kammer lenkt. Davor befindet sich der 3D-Laser mit seiner kleineren Zylinderlinse. Sein aufgeweiteter Strahl verläuft leicht schräg links am Spiegel des 2D-Lasers vorbei, um durch den selben Schlitz im fast vollständig abgeklebten Kammerfenster zu passen und schließlich innerhalb der Kammer den 2D-Laserfächer im Sichtfeld der 3D-Kameras zu kreuzen.
Blick in das Herzstück des Experiments: Die Plasmakammer umgeben von Lasern (vorne) und Kameras (links und rechts der Kammer)
Womit wir endlich bei den Kameras wären. Im obigen Bild befinden sich die 2D-Kameras links der Kammer und sind leider kaum zu erkennen. Ihr müsst mir also glauben, dass es 3 davon gibt: Eine Übersichtskamera, die den gesamten Elektrodenzwischenraum erfasst sowie 2 Detailkameras, die zusammen etwa die halbe Staubwolke mit hoher räumlicher Auflösung beobachten.
Rechts erkennt man das Stereoskopie-Setup bestehend aus 4 Kameras, welches nun auf einer eigenen Grundplatte Platz gefunden hat. Der Vorteil dieser Konstruktion ist, dass alle Einstellungen relativ bequem von der Rückseite aus vorgenommen werden können. Der Nachteil gegenüber einzeln an den Bosch-Streben montierten Kameras ist natürlich, dass die Kameras nicht mehr einzeln positioniert werden können. Andererseits kann nun das Sichtfeld zumindest horizontal durch Verschieben der ganzen Platte recht einfach verstellt werden.
Rückseite des 3D-Setups
Natürlich sind alle Kameras mit entsprechenden Bandpassfiltern für die jeweilige Laserwellenlänge ausgestattet. Zusätzlich gibt es noch eine Glow-Kamera, die nur das Plasmaleuchten aufnimmt.
Für die ehemaligen IMPF-K2-Flieger unter uns hat dieses Experiment einige Eigenheiten zu bieten, auf die hier noch eingegangen werden soll. Da die Racks ursprünglich als Testplattform für Ekoplasma (und nun für COMPACT) gebaut worden sind, ist die Turbopumpe eine weltraumzertifizierte, aber ziemlich kleine Ausführung. Im Zusammenspiel mit der großen Kammer muss immer recht lange gepumpt werden, um einen guten Basisdruck zu erreichen. Zudem wurde die Kammer vor der Kampagne ein letztes Mal gründlich mit Ethanol gereinigt und wird hier vor Ort nur noch ausgesaugt, da sonst innerhalb der gegebenen Zeit kein wirklich gutes Vakuum erreicht werden kann.
Unterer Teil des großen Racks: im Hintergrund Gasversorgung, vorne v.l.n.r. Regelventil, Turbopumpe, Membran-Vorpumpe.
Dank der verstellbaren Elektroden und abgefahrenen RF-Konfigurationsmöglichkeiten können wir auch am Boden Staub quasi in der Kammermitte einfangen und hiermit die Stereoskopie einstellen, ohne wie vorher extra Zusatzeinbauten zum Ändern des Staubeinfangs zu benötigen – ein zusätzliches Öffnen und wieder Abpumpen der Kammer entfällt.
Die vielen Parameter und die Komplexität des Systems aus 4-kanaligem RF-Generator, regelbaren Verstärkern, Abschwächern, Anpassnetzwerken und 4 unterschiedlich stark ineinander einstreuenden Elektroden macht das Handling natürlich auch dementsprechend knifflig. Daher werden im Vorfeld der Kampagne sogenannte Setpoints erstellt, die für gegebene Elektrodenabstände, Gasdrücke, gewünschte Entladungsbedingungen etc. passende Einstellungen enthalten. Dazu werden die Spannungen und Phasen an den Elektroden gemessen und in einem Optimierungsprozess automatisiert passende Einstellungen für den Generator gefunden, die die gewünschten Spannungen und Phasen liefern. Während der Flüge können diese Setpoints dann abgerufen werden.
In einem Folgebeitrag werden wir (so die Zeit es zulässt) noch ein paar Worte darüber verlieren, was man mit dieser tollen Zyflex-Kammer nun alles machen kann und welche Experimente wir auf dieser PFC konkret planen. Wenn euch noch Fragen zum Aufbau unter den Nägeln brennen oder ihr gerne bestimmte, andere Blickwinkel sehen würdet, hinterlasst gerne einen Kommentar!
Parabelflüge und Fallturm-Experimente an der Universität Greifswald
