Parabelflüge K. Tittmann

Parabeln stellen die meistgenutzte Möglichkeit für Untersuchungen unter Schwerelosigkeitsbedingungen auf der Erde dar. Sie werden sowohl für verschiedenste wissenschaftliche Experimente als auch zur Validierung von technischem Equipement für Weltraummissionen und zur Ausbildung von Astronauten genutzt.

Das zugrunde liegende Prinzip ist relativ einfach und physikalisch mit dem aller anderen Einrichtungen (Fallturm, Ballistische Raketen) identisch: Wirkt die Schwerkraft (Erdanziehung auf unserem Planeten) auf einen Körper, so wird er zum Erdmittelpunkt hin beschleunigt. Das klassische Beispiel ist der freie Fall (v_o=0) bzw. der schräge Wurf (v_o<>0).

Für einen erdgebundenen Beobachter (Bezugssystem Erde) wirkt die Kraft F=mg auf den Körper. Im Schwerpunktsystem des Körpers hingegen wirken keine äußeren Kräfte, da das Bezugssystem selbst im Erdschwerefeld beschleunigt wird und dadurch der Körper in diesem Bezugssystem ruht.

Das benutzte Flugzeug (KC-135, DC-9, IL 76-MDK, Caravelle 234, A300) stellt den fallenden (geworfenen) Körper dar, d.h. innerhalb des Flugzeuges herrscht genau dann Schwerelosigkeit, wenn es sich auf der parabelförmigen Flugbahn eines geworfenen Steines bewegt, ohne seine Triebwerke und aerodynamische Kräfte zu benutzen.

Im Realfall ist die resultierende Kraft jedoch nicht exakt Null, da Restbeschleunigungen wie Luftreibung, Rotationen und Vibrationen auftreten. Aus diesem Grund spricht man exakterweise von Mikrogravitation anstelle von Schwerelosigkeit. Im Bild ist der prinzipielle Ablauf eines Parabelfluges dargestellt.

Die Vorteile der Parabelflüge sind:

• Geringer technischer Aufwand
• Experimentvolumen und -masse unterliegen nur geringen Beschränkungen
• Geringe Kosten
• Hohe Versuchszahl (50 Parabeln à 20 s hintereinander)
• Relativ lange µg-Zeit (für ground based facilities)
• Einfache Kontrolle des Versuches, da der Experimentator mitfliegt

• Schlechte µg-Qualität (10^-2g_o, g-jitter)

Im Vergleich dazu sind noch einmal verschiedene Möglichkeiten für µg-Experimente gegenübergestellt.