Falltürme
ermöglichen die Durchführung von Kurzzeitexperimenten
unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit.
Ein solcher Fallturm befindet sich in Bremen und wird deshalb als "Fallturm
Bremen" bezeichnet.
Solche Falltürme sind kostengünstige Experimentiereinrichtungen
in Ergänzung zu den bestehenden oder geplanten Laboreinheiten bei Weltraumflügen
und in Weltraumstationen. Mit dem Fallturm Bremen ist es möglich, mehrmals
am Tag für jeweils 4,5 s im freien Fall über 110 m den Zustand
der Schwerelosigkeit zu erreichen.
Physikalische Grundlagen
Unter Schwerelosigkeit oder Gewichtslosigkeit versteht man die Erscheinung, dass die Summe der Kräfte auf einen Körper null ist und damit der Körper in dem ihn umgebenden Raum schwebt. Schwerelosigkeit tritt bei frei fallenden Körpern auf. Sie üben keine Kraft auf eine mitfallende Unterlage oder Aufhängung aus. Genauer sind die Zusammenhänge beim Thema "Schwerelosigkeit" erläutert.
Beschreibung des Fallturmes
Der Fallturm hat bis zur Spitze eine Gesamthöhe von 146 m. Die eigentliche Fallröhre ist 110 m hoch, hat einen Außendurchmesser
von 8,5 m, einen Innendurchmesser von 3,5 m und am unteren Ende eine 11
m hohe Abbremskammer.
Damit ein freier Fall in
der Röhre gewährleistet ist, muss der Luftwiderstand möglichst gering sein. Das wird erreicht, indem man durch leistungsfähige
Pumpen den Druck in der
Fallröhre auf ca. 1 Pascal, also auf etwa 1/100 000 des Normaldruckes,
verringert. Das dauert für ein Experiment etwa 1,5 Stunden. Nimmt
man die Zeiten für die Vorbereitung und Auswertung der Experimente
hinzu, so können an einem Tag bis zu dreimal Experimente durchgeführt
werden. Am Fuße des Turmes befinden sich umfangreiche Labor- und
Werkstatteinrichtungen, die der Experimentiervorbereitung und -auswertung
dienen.
Durchführung der Experimente
Die Experimente werden in einer speziell
konstruierten Fallkapsel durchgeführt. Diese Kapsel ist druckdicht
und extrem fest konstruiert. Sie fällt 110 m frei und landet in einem
Behälter am Turmfuß. Als Abbremsmaterial wird feinkörniges
Polystyren verwendet, das bis zu einer Höhe von 8 m aufgeschüttet
werden kann. Die maximale Verzögerung ist kleiner als die 30fache
Fallbeschleunigung.
In der Fallkapsel ist ein
spezieller Rechner zur Steuerung und Überwachung der Experimente
installiert. Zusätzlich werden eine Videokamera und eine Hochgeschwindigkeitskamera
eingesetzt. Darüber hinaus können Daten zu einem in den Labors
installierten Auswerterechner übertragen werden.