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Die Spannung wächst, auch an der Universität Ulm. Professor Hans-Jörg Fecht, Direktor des Instituts für Mikro- und Nanomaterialien, und sein Mitarbeiter Dr. Rainer Wunderlich warten hier seit Wochen auf den schon mehrfach verschobenen Start der US-Raumfähre Atlantis. Die soll bekanntlich das europäische Weltraumlabor „Columbus“ zur internationalen Raumfähre ISS transportieren und davon erwarten sich die beiden Ulmer Wissenschaftler einen „großen Schub“ für ihre materialwissenschaftliche Forschung. Fecht koordiniert darüber hinaus die Nutzung des „Columbus“-Labors für diesen Bereich auch auf europäischer Ebene. Kein leichtes Unterfangen. Beteiligt sind schließlich nicht weniger als 18 Unternehmen und fünf weitere Universitäten oder wissenschaftliche Einrichtungen in mehreren Ländern, darunter das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln.
„Columbus“ selbst freilich bietet nur die Basis für das von Fecht geleitete Projekt. Voraussetzung ist auch die Implementierung einer  elektromagnetischen Levitationsanlage im Weltraumlabor. Sie wird derzeit in Friedrichshafen gebaut, von einer Tochterfirma der EADS im ehemaligen Dornier-Werk am Bodensee. Die 30 Millionen Euro teure Anlage ermöglicht kontaktlose Untersuchungen thermophysikalischer Eigenschaften von metallischen Schmelzen, seit vielen Jahren bereits eine der Kernkompetenzen des Ulmer Uni-Instituts. Ganz neu ist die Entwicklung allerdings nicht. „Im Grund ist es eine Variation der Anlage, die früher schon mit einer Raumfähre unterwegs war“, erläutert Professor Fecht. Aus Platz- und Gewichtsgründen müsste die Anlage jedoch stark verkleinert werden.
Gleichwohl werde auch die gemeinsam mit den Ulmer Wissenschaftlern konzipierte Neuentwicklung rund 400 Kilogramm wiegen. Konsequenz: „Wir können sie nur in Raten nach oben bringen“, sagt Fecht, „ auch das muss beim Bau berücksichtigt werden“. Ebenso die Notwendigkeit, dass Astronauten die Anlage im Weltraumlabor zusammenbauen und installieren müssen. Dem Zeitplan nach übrigens im Jahr 2011, stets abhängig indes von den Diensten der Amerikaner, speziell der NASA. „Und irgendwann fliegt kein Shuttle mehr“, weiß auch der international renommierte Ulmer Wissenschaftler, der 1998 mit dem Leibniz-Forschungspreis ausgezeichnet worden ist, der wertvollsten wissenschaftlichen Auszeichnung auf nationaler Ebene.
„Zunächst am wichtigsten ist aber der Start der Atlantis mit dem Columbus-Labor“, sagt Professor Hans-Jörg Fecht, „daran hängt im Prinzip alles“.
Auch seine eigenen Forschungsvorhaben im Weltraum natürlich. „Das bietet uns eine Perspektive für die nächsten zehn Jahre“, so Fecht. Und an interessierten Auftraggebern und Partnern herrsche kein Mangel. Zumal die Levitationsanlage gerade mal ein Magazin mit 17 Proben zulasse. In diesem Fall mittels magnetischer Spulen auf 1700 bis 1800 Grad erhitzte Tropfen metallischer Legierungen, die in der Schwerelosigkeit des Weltraums kontaktlos in der Schwebe gehalten, untersucht und mit hoch auflösenden Kameras beobachtet werden können. Wobei die registrierten Daten zum Teil per Funk übermittelt, zum Teil beim Austausch des Magazins zur Erde zurückgebracht werden sollen.
Auf die Ergebnisse warten werden jedenfalls neben Fecht und Wunderlich auch verschiedene Auftraggeber, darunter mit den Ulmer Wieland-Werken auch ein Unternehmen der Region. Thema hier: Die Entwicklung spezieller Kupferwerkstoffe für dünne Bleche und Folien. Ebenfalls mit an Bord: Leichtmetall-Legierungen für künftige Flugzeug- oder Gasturbinen zum Einsatz in Kraftwerken, Halbleiter-Materialien auf Silizium-Basis für Solarzellen sowie Proben zur Optimierung von Herstellungsprozessen von Gießereiprodukten. „Betreiben wollen wir aber auch Grundlagenforschung“, betont Rainer Wunderlich. Mit Schmelzen von grundlegendem metallphysikalischem Interesse vor allem, metallische Glasbildner zum Beispiel.
Bei allen unbestrittenen Vorteilen der Schwerelosigkeit: Ausschließlich auf die Weltraum-Forschung verlassen wollen und können sich die Ulmer Materialwissenschaftler aus naheliegenden Gründen nicht. Die Alternativen? Parabelflüge mit einem speziell umgebauten Airbus vor der Westküste Frankreichs über dem Atlantik. „Für die Experimente in der Schwerelosigkeit bleiben dabei jedoch stets nur zehn bis 20 Sekunden“, weiß Rainer Wunderlich. Immerhin kostbare drei Minuten bietet dagegen die Forschungsrakete, die Ende Januar vom nordschwedischen Kiruna aus in die Luft gehen soll, auch sie von Professor Fechts Institut für verschiedene wichtige Versuche gebucht. Sein Mitarbeiter Dr. Rainer Wunderlich, der die Experimente vor Ort betreuen wird: „Für präzise Messungen ist die verbleibende Zeit natürlich relativ kurz. Aber das ist allemal besser als nichts.“

Anlagen: Fotos (Foto Uni Ulm, zur honorarfreien Veröffentlichung in diesem Zusammenhang ohne Einschränkungen freigegeben)
Bild 1: Prozessanlage: Elektromagnetischer Levitator auf Parabelflügen.
Bild 2: Elektromagnetische Levitationsanlage an Bord des Airbus A300. Kontaktlose Messung von Oberflächenspanung und Viskosität von hochtemperatur metallischen Schmelzen.
Bild 3: Elektromagnetisch levitierte Metallprobe in der Bodenlavitation
Courtesy of  DLR-Cologne

Weitere Informationen: Prof. Dr. Hans-Jörg Fecht, Tel. 0731/50-25490 oder Dr. Rainer Wunderlich, Tel. 0731/50-26457