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Kochender Schuhkarton für die ISS

Siedeexperiment „Multiscale Boiling“ soll ab August auf der ISS in Betrieb gehen

25.07.2019

Wissenschaftler*innen der TU Darmstadt haben gemeinsam mit europäischen, russischen, US-amerikanischen und japanischen Kollegen ein Siedeexperiment für die Internationale Raumstation (ISS) entwickelt. Der Versuchsaufbau wurde auf die Größe eines Schuhkartons verkleinert, und wird nun in den kommenden Tagen auf die (ISS) transportiert. Die experimentellen Daten wollen die Forscher*innen nutzen, um genauere Modelle von Wärmetransportvorgängen zu entwickeln.

Prof. Dr.-Ing. Peter Stephan (Institut für Technische Thermodynamik) über das Siedeexperiment Rubi auf der Internationalen Raumstation (ISS).

Prof. Dr. Thodoris Karapantsios (Aristoteles-Universität Thessaloniki, Griechenland) im Interview.

Siedeblasen auf der Erde wachsen schnell und steigen schnell auf. Das ist zum Beispiel zu beobachten, bevor die Spaghetti in den Kochtopf wandern. In Schwerelosigkeit läuft das Sieden wie in Zeitlupe ab und die Bläschen sind wesentlich größer – ideale Bedingungen um den Phasenübergang (Flüssigkeit wird Dampf) wissenschaftlich unter die Lupe zu nehmen.

Beim Experiment „Multiscale Boiling“ wird im Raumlabor Columbus der ISS ein Kältemittel erhitzt, um den scheinbar simplen Vorgang besser verstehen zu können. Untergebracht in einem etwa schuhkartongroßen Kasten befindet sich ein Laser, der eine Oberfläche erhitzen und eine Dampfblase auslösen wird. Keimung und Wachstum der Blase werden von ebenfalls integrierten Infrarot- und Hochgeschwindigkeitskameras erfasst. Die Forscher*innen erhoffen sich dadurch genauere Einsichten in die beim Phasenwechsel auftretenden physikalischen Phänomene.

Die hochauflösende Untersuchung des Phasenübergangs auf der Mikro- bis hin zur Makroskala ist Voraussetzung, um genauere Modelle für Wärmetransportprozesse zu entwickeln. Anhand der Modelle könnten Produkte entwickelt werden, die gleichzeitig kompakter gebaut werden und die in ihnen entstehende Wärme effizienter abgeben können. Beispiele wären etwa Wärmeregelungssysteme von Satelliten und anderen Raumfahrzeugen.

Aber auch auf die unter dem Fußabdruck der Menschen leidende Erde kann sich freuen: technologische Verbesserung des Wärmetransports können zu mehr Energieeffizienz beitragen. Nicht nur im Laptop sondern etwa auch in Rechenzentren.

Der Start des Experiments ist für Anfang August geplant, laufen soll es sechs Monate.

Updates:

++ RUBI ist installiert. Nach einigen technischen Tests soll der Messbetrieb losgehen. https://twitter.com/BoilingRubi/status/1159815342925012993++

++ RUBI wird voraussichtlich am 9. August 2019 in Betrieb gehen. Weitere Infos folgen. Aktuelle Infos auch auf folgendem Twitter-Kanal: https://twitter.com/BoilingRubi++

++ Die Hardware des Experiments hat sich mit einen Tag Verspätung zum planmäßigen Start am 26.07.19 0:01 Uhr (MESZ, UTC+2) auf den Weg zur Internationalen Raumstation gemacht. Der Start von Cape Canaveral (Florida, USA) ist sehr gut verlaufen. Transportiert wurde mit der Dragon Raumsonde, welche mittels einer Falcon9 Rakete (beides von SpaceX) ins Weltall gebracht wurde. ++

NASA-Bericht zum Start von CRS-18 auf Youtube
SpaceX-Bericht zum Start von CRS-18 auf Youtube

++ Die Raumsonde Dragon ist mit der RUBI-Hardware erfolgreich an der ISS angedockt. Jetzt muss unser Versuchscontainer noch entladen und eingebaut werden. Der Einbau in das Fluid Science Labaratory (FSL) ist aktuell für den 09.08.2019 geplant. Nach Abschluss einiger technischer Tests, soll dann direkt im Anschluss der Messbetrieb losgehen. ++

NASA-Bildmaterial vom Einfangen der Raumsonde auf Youtube
NASA-Bildmaterial vom Andocken der Raumsonde an die ISS

Weitere Infos:

Ausführlicher Artikel auf der ESA Webseite (englisch)

„Bubbles in Space“ (ESA Webseite, englisch)

Projektbeteiligte:

  • Prof. Dr.-Ing. Peter Stephan (Coordinator) – Microscale and macroscale phenomena, in pool boiling (Technische Universität Darmstadt)
  • Prof. Lounes Tadrist– Global heat transfer characteristics, bubble development (Université Aix Marseille)
  • Prof. P. Di Marco – Studies on electric field influence (University of Pisa)
  • Prof. C. Colin – Studies on shear flow influence (IMFT Toulouse)
  • Prof. G. Zummo – Studies on shear flow influence (ENEA, Italien)
  • Prof. O.A. Kabov – Evaporation and contact line studies (Institute of Thermophysics, Novosibirsk, Russia)
  • Prof. P. Colinet – Contact line dynamics (Université Libre de Bruxelles)
  • Prof. Jungho Kim – non-condensable gas effects on boiling, critical heat flux (University of Maryland)
  • Dr. Marc Miscevic and Dr. Pascal Lavieille – Studies on wettability effect on pool boiling (Laboratoire PLasma et Conversion d’Energie, Toulouse)
  • Prof. Davide Del Col – Heat transfer performance (Università degli Studi di Padova)
  • Prof. Osamu Kawanami – Boiling heat transfer (Hyogo University, Japan)
  • Prof. Thodoris Karapantsios – Effect of shear flow, hot surface topology, and degree of subcooling on heat transfer and bubble dynamics (Aristotle University Thessaloniki)
  • Prof. Iztok Golobic – Enhanced pool boiling heat transfer (University of Ljubljana)
  • Prof. Hitoshi Asano – Study on heat transfer enhancement (Kobe University, Japan)