Eine „Dampfmaschine„ der besonderen Art wird mit dem nächsten Versorgungsflug (CRS-18) von Cape Canaveral, Florida, zur internationalen Raumstation ISS gebracht. Das Fluid-Science-Experiment „Rubi“ (Reference mUltiscale Boiling Investigation), laut eigener Mitteilung von Airbus für die europäische Weltraumorganisation ESA entwickelt und gebaut, beschäftigt sich mit den Grundlagen des Siedens von Flüssigkeiten.
ESA-Astronaut Luca Parmitano soll Rubi während seiner fünfmonatigen „Beyond“-Mission von Juli bis Dezember im Columbus-Modul der ISS installieren. Betrieb und Kontrolle des erfolgen dann vom belgischen Wissenschafts- und Kontrollzentrum B-USOC in Brüssel aus.
Laser löst Siedevorgang aus
Rubi wird laut Airbus die Phänomene des Phasenübergangs und Wärmetransports beim Verdampfen von Flüssigkeiten in mikroskopischen und makroskopischen Dimensionen untersuchen. Kernelement von Rubi sei eine mit Flüssigkeit gefüllte Zelle, die thermoelektrisch beheizt und gekühlt werden kann. Auf einem metallbeschichteten Glasheizer wird dann mithilfe eines Lasers der Siedevorgang ausgelöst.
Aufnahmen mit bis zu 500 Bildern pro Sekunde
Hochauflösende Kameras beobachten das Entstehen und Wachsen der Dampfblasen sowohl im sichtbaren als auch im infraroten Spektralbereich mit bis zu 500 Bildern pro Sekunde. So entstehe ein dreidimensionales Abbild der Blasengeometrie und der Temperaturverteilung am Heizer, das den Wissenschaftlern die genaue Bestimmung der Verdampfungsbedingungen und Wärmestromdichten ermöglicht. Der Siedeprozess könne mit einer Hochspannungselektrode (bis zu 15 000 Volt) und eines einstellbaren Konvektionsstromes gezielt beeinflusst werden.
Siedeprozess soll optimiert werden
Auf der Erde – unter Einfluss der Schwerkraft – entstehen nur kleine Blasen, die sich schnell von der Heizfläche ablösen und andere physikalische Effekte stark maskieren. Die Wissenschaftler wollen ihre numerischen Modelle des Siedeprozesses mit Versuchsreihen unter Schwerelosigkeit und Referenztests auf der Erde optimieren. Das könnte dazu beitragen, künftig effizientere und umweltschonendere Haushaltsgeräte wie Herde oder Heizungen und Wärmetauscher für industrielle Fertigungsprozesse zu bauen.
Versuchsaufbau in der Größe eines Schuhkartons
Eine Herausforderung für das von Airbus angeführte Industrieteam war, Rubi in einem weltraum-kompatiblen Maß eines „Schuhkartons“ (40 x 28 x 27 Zentimeter) bei nur 34 Kilogramm Gewicht unterzubringen. Ein irdischer Laboraufbau hätte etwa die Größe eines Kleiderschrankes (2 x 1 x 1 Meter) und würde rund 300 Kilogramm wiegen.
