Stereoskopie von Transportvorgängen in staubigen Plasmen unter Schwerelosigkeit
Als „Plasma“ bezeichnet man ein elektrisch leitfähiges Gas, das oft auch neben fest, flüssig und gasförmig als der vierte Aggregatszustand bezeichnet wird. Im Weltraum ist das Plasma der Normalzustand, wie u.a. in Sternen, im interplanetaren und interstellaren Raum. Auf der Erde nutzt man Plasmen beispielsweise in Leuchtstofflampen und zur Chipherstellung. Bei staubigen Plasmen werden zusätzlich noch mikrometergroße Teilchen ins Plasma eingebracht. Das Verhalten dieser Partikel in einem Plasma ist besonders interessant, da solche partikelhaltigen Plasmen auch in Kometenschweifen, den (Staub-)Ringen von Planeten und plasmatechnologischen Prozessen zu finden sind.
Bei Experimenten an staubigen Plasmen auf der Erde ist die Schwerkraft oft ein großes Problem. Sobald man eine größere Staubwolke erzeugen möchte, sorgt die Schwerkraft dafür, dass die Wolke am unteren Rand des Plasmas zusammengepresst wird. Auf Parabelflügen können diese Experimente ohne den Einfluss der störenden Schwerkraft durchgeführt werden. Damit werden neuartige Eigenschaften des Staub-Plasma-Systems für Messungen zugänglich.
Gegenstand unserer Untersuchungen auf dieser Kampagne sind Transportvorgänge. Dabei soll untersucht werden, wie man die mikroskopischen Transporteigenschaften der Staubpartikel bei Anwesenheit von großräumigen Staub- und Ionenströmungen charakterisieren kann. Dazu wird die Bewegung einer Vielzahl von einzelnen Staubpartikeln dreidimensional räumlich und zeitlich hochaufgelöst mit modernster Kameratechnik verfolgt.
Dazu wird unser stereoskopischer Kameraaufbau zur dreidimensionalen Teilchenverfolgung weiter optimiert. Speziell auf dieser Kampagne werden neue, hochauflösende Kameras mit variablem, verschiebbaren Bildbereich verwendet. Damit soll auch der Weg zu einer dreidimensionalen Diagnostik in einem geplanten ISS-Experiment an staubigen Plasmen geebnet werden. Zusätzlich setzen wir erstmals eine polarisationsaufgelöste Kamera ein, um die Größe der Staubpartikel im Plasma zu vermessen.