KSat Stuttgart e.V.

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 Pumpmechanismen.

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 aus 24 Wettbewerbern 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

“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 mit Magneten manipuliert werden kann. Die Pumpe arbeitet ohne bewegliche mechanische Teile und nutzt stattdessen die magnetischen Wechselwirkungen des Ferrofluids mit Elektromagneten aus.

Durch gezieltes Ein- und Ausschalten 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.

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 Ferrofluide mithilfe von Elektromagneten in der Schwerelosigkeit zu bewegen. Im zweiten Schritt soll hier auch herausgefunden werden, ob es möglich ist einzelne Tröpfchen 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 weiterführenden 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 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.

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