PAPELL
Pump Application using Pulsed Electromagnets for Liquid reLocation
PAPELL ist ein Technologiedemonstrator, der eine von Steve Papells Erfindungen in einem neuen Experiment fortführt.
Steve Papell war ein NASA-Wissenschaftler, der im Jahre 1963 die Idee hatte, Raketentreibstoff mithilfe von elektromagnetischen Feldern zu pumpen. Dafür entwickelte er einen ferrofluiden Treibstoff, welchen er mit einem starken Magnetfeld zur Raketenbrennkammer führen wollte. Ein Ferrofluid ist eine Flüssigkeit mit magnetischen Eigenschaften. Wenn ein ausreichend starkes Magnetfeld vorliegt, magnetisiert sich die Flüssigkeit und fließt zur Magnetfeldquelle.
Wir greifen dieses Konzept wieder auf und wollen damit einen allgemeinen Pumpmechanismus demonstrieren, welcher ohne mechanische Komponenten funktioniert. Mit dieser Idee haben wir uns beim Überflieger-Wettbewerb des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) beworben und wurden als eines von drei Teams ausgewählt, um unser Experiment auf der ISS durchzuführen. Weitere Details zum Überflieger-Wettbewerb sind weiter unten zu lesen.
Unsere Experimente
Der Experiment-Behälter besitzt eine Größe von 10 x 10 x 15 cm und besteht innerlich aus zwei separaten Bereichen.
Der erste Experimentbereich besteht aus einem Raster aus Elektromagneten und demonstriert, dass es möglich ist, Ferrofluide mithilfe von Elektromagneten in der Schwerelosigkeit gezielt zu bewegen. Im zweiten Schritt wird hier auch untersucht, ob es möglich ist, einzelne Ferrofluidtropfen mithilfe von Magnetfeldern aufzuspalten und danach wieder zu verschmelzen.
Der zweite Experimentbereich besteht aus einem durchsichtigem Rohrsystem inklusive 3-Wege Ventil. Hier wird die Möglichkeit untersucht, andere (unmagnetische) Stoffe zu transportieren. Im Experiment werden Festkörper mit Hilfe der Bewegung von Ferrofluidtropfen durch ein Rohrsystem bewegt. Als Festkörper dienen verschieden gefärbte Kugeln, die am 3-Wege Ventil im Rohrsystem farblich sortiert werden.
Überflieger
Der Wettbewerb “Überflieger” vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) bietet Studenten aus ganz Deutschland die Möglichkeit, ein eigenes Experiment auf der Internationalen Raumstation (ISS) durchzuführen. Das Experiment wird dann von ESA-Astronaut Alexander Gerst installiert und betreut. Von allen Bewerbungen wurden die acht besten Vorschläge von Experten des DLR ausgewählt und Delegationen der Studententeams wurden zu einem Auswahlworkshop ins DLR Raumfahrtmanagement nach Bonn eingeladen. Hier präsentierten sie ihre Experimentideen und beantworteten technische Fragen der Experten-Jury. Insgesamt wurden drei Experimente für die Durchführung auf der ISS ausgewählt. Die Studenten dürfen nach der Fertigstellung, Überprüfung und Übergabe auch den Start ihres Experiments 2018 live vor Ort miterleben.
Die Mitglieder der studentischen Kleinsatellitengruppe der Universität Stuttgart “KSat e.V.” haben sich mit den zwei Experimentideen STELLA und PAPELL beim DLR beworben. Das Experiment PAPELL wurde schlussendlich angenommen und wird nun entwickelt.
„Geile Scheiße!“
Timeline
Brainstorming
Die ersten Überlegungen und Ideensammlungen für das Projekt beginnen, um grundlegende Konzepte und Ansätze zu entwickeln.
Planungsphase
Die Planungsphase beginnt, in der detaillierte Projektanforderungen definiert und die Rahmenbedingungen für die Durchführung festgelegt werden.
Auswahlworkshop
In einem zweitägigen Workshop werden wichtige Entscheidungen über Komponenten und Ansätze getroffen, die die Grundlage für die weitere Entwicklung bilden.
Sicherheitsreview der Phase II
Ein detailliertes Sicherheitsreview wird durchgeführt, um die Ergebnisse der bisherigen Tests zu analysieren und Feedback für die nächste Phase einzuholen.
Raketenstart Richtung ISS
Mit einer Falcon 9 fliegt PAPELL Richtung Internationaler Raumstation.
Start der Experimente
Die Experimente werden im freien Bewegungsbereich gestartet, gefolgt von Tests in einem speziellen Rohrsystem zur weiteren Analyse.
Ferrofluide
Ferrofluide sind faszinierende Materialien, die aus winzigen magnetischen Partikeln bestehen, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind. Diese Partikel sind oft aus Eisen oder Eisenoxiden und haben typischerweise eine Größe von nur wenigen Nanometern. Die einzigartige Eigenschaft von Ferrofluiden liegt darin, dass sie auf magnetische Felder reagieren. Wenn ein externes Magnetfeld angelegt wird, richten sich die magnetischen Partikel aus und erzeugen beeindruckende visuelle Effekte, die von Wellen bis hin zu spitzen Strukturen reichen können.
Die Entdeckung von Ferrofluiden geht auf die 1960er Jahre zurück, als sie ursprünglich für den Einsatz in der Raumfahrt entwickelt wurden. Die Idee war, die Flüssigkeiten in Gyroskopen zu stabilisieren, die in Satelliten verwendet werden. Seitdem hat sich das Anwendungsfeld erheblich erweitert. Heute finden Ferrofluide Anwendung in der Technik, Medizin und Kunst.
In der Technik werden Ferrofluide häufig in Dichtungen und Lautsprechern eingesetzt, um Schwingungen zu kontrollieren und Geräuschpegel zu reduzieren. In der Medizin könnten sie in der gezielten Medikamentenabgabe eingesetzt werden, indem sie sich in Reaktion auf Magnetfelder an bestimmten Stellen im Körper konzentrieren. Dies könnte potenziell die Behandlung von Tumoren erleichtern, indem Medikamente direkt zu den erkrankten Zellen transportiert werden.
Wir suchen dich!
Hat PAPELL dein Interesse geweckt? Wir sind immer auf der Suche nach neuen Mitgliedern!
Egal ob du gerade im 1. Semester anfängst oder schon Raumfahrtexperte bist und egal, was du studierst: Wir finden für alle eine spannende Position in unserem Team. Alle unsere Projekte sind in Subsystemen organisiert, die für verschiedene Teilbereiche verantwortlich sind. Falls du jetzt schon weißt, worauf du Lust hast kontaktiere uns!
Eine Teilnahme an PAPELL ist aufgrund der Beendigung des Projektes nicht mehr möglich, aber es gibt immer nachfolgende Projekte, bei denen du frisch einsteigen kannst.
PAPELL Subsysteme
Projektleitung
Unsere Allrounder, die das Projekt zusammenhalten. Hier werden Deadlines im Auge behalten, die Kommunikation gemanaget und Teamevents organisiert. Erfahrene Vereinsmitglieder schaffen einen Rahmen für ein erfolgreiches Projekt.
Science
Entwicklung, Test und Bau der Experimente sind die Aufgaben des Science-Teams. Dabei müssen wir immer mit den anderen Subsystemen kommunizieren, um Anforderungen zu stellen und innerhalb des technisch möglichen zu bleiben.
Mechanics
Wenn PAPELL beim Start auseinanderfällt wäre viel Arbeit umsonst gewesen. Damit das nicht passiert erarbeitet Mechanics die Struktur unseres Experiments, die verschiedensten Anforderungen wie Festigkeit, Dichtigkeit oder einfacher Zusammenbaubarkeit genügt.
Electronics
Hier wird das elektronische Design der einzelnen Experimente und des Gesamtsystems durchgeführt. Auf selbstentwickelten Leiterplatten werden von der Stromversorgung über die Experimentensteuerung bis zur Datenkommunikation und -speicherung ausgeführt.
Software
Sowohl auf unserem Hauptcomputer wie auch auf unseren Experimentenboards läuft Software, die Experimentenbetrieb und Kommunikation sicherstellt. Dabei muss das Team auf die besonderen Herausforderungen einer ISS-Mission eingehen – Funktioniert die Software nicht funktioniert das Projekt nicht.
Galerie
Förderer und Sponsoren
