Der Fallturm Bremen
Falltürme ermöglichen die Durchführung von Kurzzeitexperimenten unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit. Ein solcher Fallturm befindet sich in Bremen und wird deshalb als „Fallturm Bremen“ bezeichnet.
Bei diesem Fallturm ist es möglich, bei einer Fallhöhe von 110 m im freien Fall ca. 4,5 Sekunden lang Schwerelosigkeit zu erreichen. Die Kurzzeitexperimente werden in einer speziell konstruierten Fallkapsel durchgeführt.
Solche Falltürme sind kostengünstige Experimentiereinrichtungen in Ergänzung zu den bestehenden oder geplanten Laboreinheiten bei Weltraumflügen und in Weltraumstationen. Mit dem Fallturm Bremen ist es möglich, mehrmals am Tag für jeweils 4,5 s im freien Fall über 110 m den Zustand der Schwerelosigkeit zu erreichen.
Physikalische Grundlagen
Unter Schwerelosigkeit oder Gewichtslosigkeit versteht man die Erscheinung, dass die Summe der Kräfte auf einen Körper null ist und damit der Körper in dem ihn umgebenden Raum schwebt. Schwerelosigkeit tritt bei frei fallenden Körpern auf. Sie üben keine Kraft auf eine mitfallende Unterlage oder Aufhängung aus. Genauer sind die Zusammenhänge beim Thema „Schwerelosigkeit“ erläutert.
Beschreibung des Fallturmes
Der Fallturm hat bis zur Spitze eine Gesamthöhe von 146 m. Die eigentliche Fallröhre ist 110 m hoch, hat einen Außendurchmesser von 8,5 m, einen Innendurchmesser von 3,5 m und am unteren Ende eine 11 m hohe Abbremskammer.
Damit ein freier Fall in der Röhre gewährleistet ist, muss der Luftwiderstand möglichst gering sein. Das wird erreicht, indem man durch leistungsfähige Pumpen den Druck in der Fallröhre auf ca. 1 Pascal, also auf etwa 1/100 000 des Normaldruckes, verringert. Das dauert für ein Experiment etwa 1,5 Stunden. Nimmt man die Zeiten für die Vorbereitung und Auswertung der Experimente hinzu, so können an einem Tag bis zu dreimal Experimente durchgeführt werden. Am Fuße des Turmes befinden sich umfangreiche Labor- und Werkstatteinrichtungen, die der Experimentiervorbereitung und -auswertung dienen.
Durchführung der Experimente
Die Experimente werden in einer speziell konstruierten Fallkapsel durchgeführt. Diese Kapsel ist druckdicht und extrem fest konstruiert. Sie fällt 110 m frei und landet in einem Behälter am Turmfuß. Als Abbremsmaterial wird feinkörniges Polystyren verwendet, das bis zu einer Höhe von 8 m aufgeschüttet werden kann. Die maximale Verzögerung ist kleiner als die 30fache Fallbeschleunigung.
In der Fallkapsel ist ein spezieller Rechner zur Steuerung und Überwachung der Experimente installiert. Zusätzlich werden eine Videokamera und eine Hochgeschwindigkeitskamera eingesetzt. Darüber hinaus können Daten zu einem in den Labors installierten Auswerterechner übertragen werden.
