Start einer Skylark. Eine Trägerrakete dieses Typs beförderte auch die Chemnitzer Versuchstechnik in den Weltraum
(HJG) Der Antrag der Chemnitzer Physiker überzeugte die Gutachter. Ihr Experiment konnte am TEXUS-Programm (Technische Experimente unter Schwerelosigkeit) des Bundesforschungsministeriums teilnehmen. Schon seit 1976 werden bei diesem Forschungsvorhaben Raketen bis in 250 Kilometer Höhe geschossen. Dabei herrscht für bis zu sechs Minuten Schwerelosigkeit - Stoffe an Bord der Rakete schweben frei, wenn man sie nicht festbindet, sie haben kein Gewicht mehr. Zwei Metalle, die sich auf der Erde in ihrem spezifischen Gewicht unterscheiden, wiegen im Weltraum gleich viel. In diesem Zustand lassen sich eine Fülle von Untersuchungen anstellen, die auf der Erde unmöglich sind. Ein solches Experiment mit einer neuartigen Legierung haben die Chemnitzer Physiker Christine Kühtz, Dr. Hartmut Neumann und Prof. Walter Hoyer kürzlich durchgeführt.
Als Trägerrakete diente dabei eine Skylark. Bis zu 350 Kilogramm Nutzlast kann sie in den Weltraum tragen. Die in Großbritannien gebaute Rakete startete von einem Stützpunkt der Europäischen Raumfahrtagentur ESA im schwedischen Kiruna. Die Kosten übernahm die Deutsche Agentur für Raumfahrtangelegenheiten DARA. Den wertvollen Nutzraum vergibt die DARA nur an allererste Adressen aus der Forschung: an die Fraunhofer-Gesellschaft etwa, an das Batelle-Institut, an die Technische Hochschule in Aachen und an die TU Chemnitz-Zwickau.
Mit einer Legierung, also einem Gemisch aus zwei oder mehr Metallen, begann der Aufstieg der Menschheit: mit Bronze. Als unsere Vorfahren vor rund 6000 Jahren zufällig entdeckten, daß aus ein paar Steinen, die neben dem Feuer gelegen hatten, ein neuer Stoff mit ganz phantastischen Eigenschaften entstanden war, dämmerte das Ende der Steinzeit. Seitdem ist der Fortschritt nicht stehen geblieben. Tausende von Legierungen mit ungewöhnlichen Eigenschaften wurden entwickelt. Da gibt es solche, die nicht rosten oder die Wärme besser leiten oder extremere Belastungen aushalten als ihre reinen Geschwister. Doch während sich die meisten Legierungen problemlos erschmelzen lassen, ist das bei einigen nicht der Fall - und gerade die sind technisch besonders interessant. So entmischt sich etwa eine Schmelze aus Aluminium und Blei immer wieder. Grund: Blei ist mehr als viermal so schwer wie Aluminium, zudem ist sein Schmelzpunkt nur halb so hoch. Was man auch anstellt, immer wieder sinkt das Blei in einem Gemisch nach unten. Dabei haben es gerade Alu-Blei-Legierungen den Forschern angetan. Aus theroretischen Überlegungen weiß man nämlich, daß sich solche Legierungen besonders für Gleitlager, etwa in Automotoren, eignen. Derartige Motoren hätten einen wesentlich geringeren Abrieb als die heutigen, mit weitreichenden Folgen. So wäre ein Ölwechsel nur noch selten nötig, der Zylinderdruck könnte höher sein, der Benzinverbrauch geringer - eine feine Sache für den Umweltschutz. Auch ein Einsatz in elektrischen Kontakten käme wegen des geringeren Verschleißes in Frage.
Doch die Wissenschaftler gaben sich bei Schwierigkeiten nicht so leicht geschlagen - sie überlegten vielmehr, daß man Aluminium und Blei austricksen könnte, wenn beide gleich schwer wären. Und das ist unter Weltraumbedingungen der Fall. Erste Versuche der Materialkundler in den siebziger Jahren verliefen jedoch enttäuschend. Grund: der sogenannte Marangoni-Effekt, der ebenfalls für eine Entmischung der beiden Metalle sorgt. Ursache hierfür ist die Grenzflächenspannung, jene Kraft, die einzelne Teilchen einer Flüssigkeit zusammenhält und auch für die Entstehung von Wassertropfen verantwortlich ist. Auf der Erde durch die Schwereeffekte kaum bemerkbar, tritt dieser Marangoni-Effekt im Weltraum in den Vordergrund.
Eine Herausforderung für echte Forscher. Die Chemnitzer Physiker machten sich deshalb an den nächsten logischen Schritt: Wie macht man sich die Marangoni-Kräfte untertan? Auf dem Weg dahin muß man sie zunächst in allen Einzelheiten studieren, und das geht wiederum nur in der Schwerelosigkeit. Wie wandern die einzelnen Tröpfchen? Wie werden sie durch die Erstarrungsfront abgedrängt? Was genau geht bei der Entmischung vor? Das sind nur einige der Fragen, die das Chemnitzer Experiment beantworten soll.
Derzeit wird es von den Wissenschaftlern ausgewertet. Sie erhoffen sich Anhaltspunkte, wie man die Erstarrung und den Abkühlprozeß doch noch so verändern kann, daß eine High-Tech-Legierung entsteht, bei der die beiden Metalle fein und gleichmäßig verteilt sind. Und diesen Prozeß möchte man zudem auch noch auf der Erde durchführen, schon der Kosten wegen. Diesem Ziel sind sie einen großen Schritt nähergerückt. Dr. Neumann rechnet Ende des Jahres mit vorzeigbaren Ergebnissen.