Eksperimentelle fysikere studerer stål om bord på ISS

I mange år, Institut for Eksperimentel Fysik ved Graz Tekniske Universitet og den Steiermarks industrivirksomhed Böhler Edelstahl har udført fælles forskning i overfladespændingen og temperaturafhængigheden af ​​forskellige ståltyper. "Disse data er af stor betydning for både videnskab og industri, " forklarer eksperimentel fysiker Gernot Pottlacher. "Det demonstrerer, hvordan materialet opfører sig, når det opvarmes og afkøles, det er, hvordan det ændrer sig fra den faste til den flydende fase og tilbage igen." Især stål er i fokus her, fordi det vil være nødvendigt i metallisk laser 3-D print at producere stålkomponenter ved hjælp af denne nye omsmeltningsteknologi i fremtiden. Konventionelle undersøgelsesmetoder virker kun op til en vis øvre temperaturgrænse. Ved højere temperaturer, der kan opstå problemer med prøvebeholderen, såsom interaktioner mellem beholderen og prøven, og dette ville forfalske måleresultaterne.

Det er derfor, G. Pottlacher og hans forskergruppe bruger levitationsmetoden, som bruges til at studere sådanne materialer. "Vi lader prøverne svæve elektromagnetisk eller elektrostatisk og undgår dermed kontakt med prøvebeholderen." På jorden, tyngdekraften er ikke en ubetydelig komponent, at påvirke måleresultaterne, men i rummet, denne indflydelse forsvinder, gør det muligt at foretage mere nøjagtige målinger.

Styret (og overvåget) fra Jorden

Til eksperimenterne, Styrian-teamet arbejder sammen med japanske og amerikansk-amerikanske forskere og bruger Electrostatic Levitation Furnace – forkortet ELF. ELF er en eksperimentel opsætning af det japanske luftrumsudforskningsagentur (JAXA) i det japanske eksperimentmodul Kibo på den internationale rumstation. Prøven føres ind i den eksperimentelle enhed og placeres i overensstemmelse hermed. En laser opvarmer og smelter derefter den flydende stålprøve. Efterfølgende forskellige sensorer måler tætheden, overfladespænding og viskositet af det smeltede materiale. Når materialet køler ned igen, forskerne kan observere og måle denne proces tæt, også. Eksperimentet styres fra Jorden, hvor G. Pottlacher og hans team følger begivenheden live, mens de indhentede data videregives direkte via downlink.

Böhler stål L331

"For at blive inkluderet i et eksperiment om bord på ISS, materialet skal allerede have været brugt i rumrejser, " siger G. Pottlacher. "En amerikansk kollega ledte efter netop dette materiale, som vi er ved at undersøge. L331 type stål er allerede blevet installeret i raketmotorer og er, blandt andre, produceret af vores mangeårige partner Böhler Edelstahl." Når testene er gennemført, dataene vil blive offentliggjort af Graz University of Technology som en del af en omfattende afhandling, som G. Pottlacher forklarer:"I sin afhandling, Peter Pichler ser på et komplet datasæt af et materiale i flydende form. Han har allerede analyseret det på mange forskellige måder til dette formål. Nu tilføjes data fra ISS, og til efteråret vil stålprøven igen blive undersøgt i nul tyngdekraft om bord på et fly med reduceret tyngdekraft."

L331 ELF-eksperimentet er et samarbejde mellem forskellige forskere og forskningsinstitutioner, hvori ud over arbejdsgruppen ved Graz University of Technology, følgende videnskabsmænd er involveret:Douglas Matson (Tufts University), Robert W. Hyers (University of Massachusetts), Michael P. Sansoucie (NASA Marshall Space Flight Center), Hirohisa Oda (Japan Aerospace Exploration Agency), Jannatun Nawer (Tufts University), Hideki Saruwatari (Japan Aerospace Exploration Agency), Chihiro Koyama (Japan Aerospace Exploration Agency), Wolfgang Schützenhöfer (voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH &Co KG) og Siegfried Kleber (BÖHLER Edelstahl GmbH &Co KG).