Laufzeit (von-bis):
1.8.2022 - 31.7.2025
Förderprogramm: Forschung unter Weltraumbedingungen, Unterthema: Materialwissenschaften und physikalische Grundlagen
Förderträger: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Deutsche Raumfahrtagentur, Forschung und Exploration
Geldgeber:
BMWK
Fördervolumen:
320.000 €
Projektbeteiligte an der THB:
Prof. Dr. Kirsten Harth, Dr. Mahdieh Mohammadi
Externe Projektbeteiligte (Kooperation):
an der Otto von Guericke Universität Magdeburg: Dr. Torsten Trittel, Dr. Dmitry Puzyrev, Prof. Dr. Ralf Stannarius an der Universidad de Navarra (Pamplona, Spanien): Prof. Dr. Raul Cruz Hidalgo
Zusammenfassung und Ziele:
KORDYGA befasst sich mit der Struktur und Dynamik granularer Gase. Solche Systeme sind von hohem Interesse für die Grundlagenforschung, um ein prinzipielles Verständnis von Vielteilchensystemen zu erlangen. Außerdem gibt es zahlreiche Beispiele dieser Systeme in der Natur und in industriellen Prozessen, bei denen eine genauere quantitative Beschreibung des Verhaltens ähnlicher Systeme, insbesondere der Beziehungen zwischen Teilcheneigenschaften und makroskopischem Verhalten des Ensembles von hoher Relevanz wäre.
Realistische Experimente in drei Dimensionen lassen sich nahezu ausschließlich in Mikrogravitation durchführen. Wir nutzen dazu die Möglichkeit von Fallturmabwürfen, suborbitalen Raketen und Parabelflügen.
Ziel des Projektes ist vorrangig die Einbeziehung von Rotationsfreiheitsgraden in die experimentelle Untersuchung kugelförmiger Teilchen sowie die Beschreibung von Mischungen unterschiedlicher Partikeltypen. Beides sind bisher experimentell nahezu unerforschte Themenkomplexe. Begleitend zu den Experimenten werden Simulationen durchgeführt.
Im Zusammenhang des Projektes bieten sich zahlreiche Möglichkeiten für Studierende, an diesem interessanten Forschungszweig mitzuwirken. ESA und DLR bieten u.A. die Möglichkeit, eigene Experimente mit professioneller Unterstützung durchzuführen. Ein Beispiel aus dem Fallturm ist u.A. ein Vorgängerprojekt von KORDYGA: Die "ESA Drop Your Thesis"-Projekte GAGa DropT und SmartDust.
Aktuelles und Möglichkeiten:
September 2024
Wir nehmen mit einem neuen Setup an der 43. Parabelflugkampagne des DLR im September 2024 teil, Infos siehe DLR Parabelflug. An dieser Kampagne nehmen mit Mohammad Enezz (7. Semester Ingenieurwissenschaften) und Maret Schön (5. Semester AOG) auch 2 Studierende des Fachbereichs Technik teil.
Wir untersuchen dabei granulare Gase aus elastischen Kugeln erstmals auf einem Parabelflug, und führen optische Messungen durch. Außerdem integrieren wir in einen Teil der Kugeln autarke Mikrochips, die während der Schwerelosigkeit die Rotationsgeschwindigkeiten und Beschleunigungen auf die Kugeln messen und in-situ speichern. Diese Messmethode kann zukünftig Messungen an diversen dichten Systemen ohne optischen Zugang ermöglichen, bei denen momentan nur Oberflächen beobachtet werden können.
Dezember 2022 / Februar 2023
Im Fallturm des ZARM Bremen untersuchen wir granulare Gase aus elastischen Kugeln mit einem optischen Setup. Wir interessieren uns zunächst für den Einfluss der Partikelanzahl und -Größe auf die statistischen Eigenschaften des Granularen Gases beim graduellen Energieverlust und beim Energieeintrag durch vibrierende Wände. Durch das Design der Kugeln sollen sowohl Translationen als auch Rotationen der Kugeln in 3D verfolgt werden, hierzu kommt eine KI-gestützte Datenauswertung zum Einsatz.
Mitwirkung von Studierenden:
Im Zusammenhang des Projektes bieten sich zahlreiche Möglichkeiten für Studierende, an diesem interessanten Forschungszweig mitzuwirken, im Rahmen von Qualifizierungsarbeiten oder individuellen Projekten. ESA und DLR bieten u.A. die Möglichkeit, eigene Experimente mit professioneller Unterstützung durchzuführen. Ein Beispiel aus dem Fallturm ist u.A. ein Vorgängerprojekt von KORDYGA: Die "ESA Drop Your Thesis"-Projekte GAGa DropT und SmartDust. Diverse Hands-on Experimente auf allen Plattformen (vom Fallturm, Parabelflug, Rakete bis zur ISS) stehen für interessierte Teams von Studierenden über das ESA Education Programm offen!
Veröffentlichungen:
T. Trittel, D. Puzyrev, K. Harth, R. Stannarius, Rotational and translational motions in a homogeneously cooling granular gas, npj microgravity 10, 36 (2024), open access.
D. Puzyrev, T. Trittel, K. Harth, R. Stannarius, Cooling of a granular gas mixture in microgravity, npj microgravity 10, 36 (2024), open access.
Vortrag auf der Wissenschaftskonferenz Raumfahrt des DLR 2022 (youtube).
Open Source Partikeldetektions- und Verfolgungssoftware mit Visualisierung:
https://github.com/ANP-Granular/ParticleTracking
Projektbeteiligte an der THB:
Prof. Dr. Kirsten Harth, Dr. Mahdieh Mohammadi, Dr. Torsten Trittel, Prof. Dr. Ralf Stannarius.
Projektbeteiligte an der THB:
• Dr. Dmitry Puzyrev (Otto-von-Guericke Universität Magdeburg),
• Prof. Dr. Raul Cruz Hidalgo (Universidad de Navarra, Pamplona, Spanien)
• Anbindung an das ESA Topical Team Space Grains
