PAPELL

PAPELL

Pump Application using Pulsed Electromagnets for Liquid reLocation

Was ist PAPELL

PAPELL ist ein Technologie-demonstrator, der eine von Steven PAPELLs Forschungen in einem Experiment fortführen soll.
Steven PAPELL war ein NASA Wissenschaftler der im Jahre 1963 die Idee hatte den Treibstoff einer Rakete mithilfe von elektromagnetischen Feldern zu pumpen. Dafür entwickelte er einen ferrofluiden Treibstoff und entwickelte entsprechende Pump-mechanismen.

Wir greifen dieses Konzept wieder auf und wollen damit einen allgemeinen Pumpmechanismus demonstrieren. Dazu haben wir uns bei dem Überflieger-Wettbewerb des DLR beworben und wurden als eines von 3 Teams ausgewählt um unser Experiment auf die ISS schicken zu dürfen. Mehr zum Überflieger-Wettbewerb ist weiter unten zu lesen.

Das Experiment

Das Gesamtexperiment besitzt eine Größe von 10x10x15 cm und besteht aus zwei Experimentierbereichen.
Der Erste Bereich besteht aus einem Grid aus Elektromagneten und soll demonstrieren, dass es möglich ist Ferrofuide mithilfe von Elektromagneten in der schwerelosigkeit zu bewegen. Im zweiten schritt soll hier auch herausgefunden werden ob es möglich ist einzelne Tröpfchhen im Magnetfeld aufzuspalten und danach wieder zusammenzuführen.

Der zweite Experimentierbereich besteht aus einem Rohrsystem mit einem Ventil. Hier soll die Möglichkeit untersucht werden Festkörper mit Ferrofluiden durch ein Rohrsystem zu bewegen. Als Festkörper dienen farbige Kugeln, die in einem weiterführende  Experiment in dem Rohrsystem auch farblich sortiert werden sollen.

Überflieger Wettbewerb

Der Wettbewerb “Überflieger” vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) bietet Studenten die Möglichkeit, ein eigenes Experiment auf die Internationale Raumstation ISS zu schicken. Dieses wird dann unter anderem vom ESA-Astronauten Alexander Gerst betreut. Von allen Bewerbungen werden die acht besten Vorschläge von Experten ausgewählt. Die Studenten der jeweiligen Teams werden zu einem Auswahlworkshop ins DLR Raumfahrtmanagement nach Bonn eingeladen, wo sie ihre Experimentideen präsentieren dürfen. Insgesamt werden drei Experimente für die Durchführung auf der ISS ausgewählt. Die Studenten dürfen nach der eigenen Fertigstellung auch den Start ihres Experiments 2018 live vor Ort miterleben.

Als Mitglieder der Kleinsatellitengruppe der Universität Stuttgart “KSat e.V.” haben wir uns mit zwei Experimentideen beim DLR beworben. Das Experiment PAPELL wurde schlussendlich angenomen und wird nun ausgearbeitet.

“Pump Application using Pulsed Electromagnets for Liquid reLocation” (PAPELL)

“Pump Application using Pulsed Electromagnets for Liquid reLocation” (PAPELL) ist ein Experiment, das die Funktionalität einer Ferrofluidpumpe unter Mikrogravitation zeigen soll. Als Ferrofluid bezeichnet man eine Flüssigkeit, die bei Anwesenheit von Magnetfeldern selbst magnetisch wird und daher von Magnete manipuliert werden kann. Die Pumpe arbeitet ohne bewegliche Teile und nutzt stattdessen die magnetischen Wechselwirkungen des Ferrofluids mit Elektromagneten aus. Durch gezieltes ein- und ausgeschalten der Elektromagnete wird das Ferrofluid auf verschiedenen Wegen über eine Fläche und durch ein Rohrsystem transportiert. Währenddessen zeichnen Kameras die Bewegungsvorgänge auf, um eine spätere Analyse zu ermöglichen. Zusätzlich soll die Pumpe zeigen, dass sie auch für den Transport fester Teilchen geeignet ist. Dazu wird ein Festkörper im Rohrsystem in die Flüssigkeit eingeschleust und mittransportiert. Durch das Experiment soll die Funktionalität einer solchen Ferrofluidpumpe geprüft werden und mögliche Anwendungen bei späteren Raumfahrtprojekten diskutiert werden. Eine mögliche Anwendung wäre ein modifiziertes Belüftungssystem, welches ohne Ventilatoren funktioniert und somit deutlich weniger Lärm produziert und damit den Stress für Astronauten reduziert.

STELLA (kurz für STEreoLithographic LAboratory)

STELLA (kurz für STEreoLithographic LAboratory) soll in der Mikrogravitationsumgebung der Internationalen Raumstation Technologiedemonstrator für das 3D-Druckverfahren der Stereolithographie im All dienen. Hierbei wird ein lichtempfindliches flüssiges Harz mit RGB-Laser- oder UV-Licht ausgehärtet und bildet Schicht für Schicht eine dreidimensionale Struktur. Neben den grundlegenden Tests in der Schwerelosigkeit, bei denen eine Untersuchung der Stoffeigenschaften stattfindet, sollen feine Strukturen erzeugt werden. Diese könnten zum Beispiel als Ausgangspunkt für "Tissue Engineering" (Gewebezüchtung, hier in 3D-gedruckten Kunststoffmatrizen) besonders zur Forschung und Unterstützung auf Langzeitmissionen im Weltraum, oder für besonders leichte Bauteile genutzt werden. Während des Projektes wird ein miniaturisierter Stereolithographiedrucker konstruiert, wobei auf so viele kommerziell erhältliche Bauteile wie möglich zurückgegriffen wird. Dieser muss nach Überflieger-Spezifikation in einen Bauraum von 1,5 U (10cm x 10cm x 15cm) passen.

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