Folien der Antrittsvorlesung von Prof. Walter
Folien der Antrittsvorlesung von Prof. Walter Folien der Antrittsvorlesung von Prof. Walter
Lehrstuhl für Raumfahrttechnik Antrittsvorlesung Warum Astronauten im Weltall jünger werden Design: www.nexus-group.de Prof. Ulrich Walter © 2004, LRT
- Seite 2 und 3: Warum Astronauten im Weltall jünge
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- Seite 20 und 21: Theories/Models of Liquid Diffusion
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- Seite 28 und 29: Querschliffe von AlSi7 - 1g vs. µg
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Lehrstuhl für Raumfahrttechnik<br />
<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
Warum Astronauten im<br />
Weltall jünger werden<br />
Design: www.nexus-group.de<br />
<strong>Prof</strong>. Ulrich <strong>Walter</strong> © 2004, LRT
Warum Astronauten im<br />
Weltall jünger werden<br />
o<strong>der</strong><br />
Was zum Teufel machen<br />
Astronauten eigentlich im<br />
Himmel
Jules Vernes, 1867<br />
„Reise um den Mond“<br />
Jules Vernes glaubte, dass nur an<br />
einem bestimmten Punkt zwischen<br />
Erde und Mond Schwerelosigkeit<br />
herrschen würde. Dabei war seit<br />
Newton die Trägheitskraft wohl<br />
bekannt. Er hätte also um die<br />
Schwerelosigkeit auf dem ganzen<br />
Flug zum Mond wissen müssen.
Jules Vernes, 1867<br />
„Reise um den Mond“<br />
126 Jahre<br />
später<br />
Jules Vernes glaubte, dass nur an<br />
einem bestimmten Punkt zwischen Erde<br />
und Mond Schwerelosigkeit herrschen<br />
würde. Dabei war seit Newton die<br />
Trägheitskraft wohl bekannt. Er hätte<br />
also um die Schwerelosigkeit auf dem<br />
ganzen Flug zum Mond wissen müssen.
Welche Auswirkungen hat die<br />
Schwerelosigkeit?<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
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Kocht Wasser in µg?<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
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Warum brennt eine Kerze in µg?<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
CO 2 +<br />
H 2 O<br />
Rußpartikel glühen gelb in<br />
<strong>der</strong> Hitze auf und verbrennen<br />
dann zu Kohlendioxid.<br />
Konvektion!<br />
Wasserstoff verbrennt zu<br />
Wasser → typische blaue<br />
Farbe. Kohlenstoff bleibt<br />
übrig und bildet Rußpartikel<br />
O 2<br />
heiß<br />
600°C<br />
800°C<br />
900°C<br />
650°C<br />
300°C<br />
kalt<br />
Kerze besteht aus, Bienenwachs<br />
Stearin o<strong>der</strong> Paraffin, alles lange<br />
Kettenmoleküle aus -CH 2 -<br />
Eine Kerzenflamme in 1g<br />
Ruß-Partikel<br />
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Diffusion?<br />
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Brennt eine Kerze in µg?<br />
Sehr schmale Verbrennungs-front.<br />
Hier verbrennen H und C<br />
gleichzeitig vollständig → blaue<br />
Wasserstoff-Flamme, keine<br />
glühenden gelben Rußpartikel.<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
O 2<br />
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Reine Diffusion!<br />
CO 2 + H 2 O<br />
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Woher wissen Pilze wo oben ist?<br />
1 g<br />
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1 g
µg
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
Ernte + Fixation <strong>der</strong><br />
Fruchtkörper für<br />
Zell-Histogramme<br />
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Ursache <strong>der</strong> Gravi-Perzeption<br />
Ursache für die Gravi-Perzeption <strong>von</strong> Pilz-Zellen ist das Endoplasmatische Retikulum (ER). Das<br />
ER ist das Substrat für die Ribosomen, die Proteine herstellen. Das ER ist stark gefaltet, um die<br />
Haftfläche für die Ribosomen zu vergrößern.<br />
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Faltungsdichte <strong>der</strong> ER als Ursache<br />
Die Faltung ist enger in Schwererichtung und weiter senkrecht dazu. Das ist <strong>der</strong> Grund,<br />
warum Pilze oben und unten unterscheiden können.<br />
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Raumfahrt als Jungbrunnen<br />
In relativistischer Theorie beträgt <strong>der</strong> Gangunterschied<br />
zweier Systeme mit Geschwin-digkeiten v G<br />
und v F nach <strong>der</strong> Flugzeit T.<br />
T<br />
1 ⎡1<br />
∆ rel 2 ⎢<br />
c ∫<br />
0 ⎣2<br />
2 2<br />
( T ) = ( v − v ) + µ ⎜ − ⎟ ⋅ dt<br />
G<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
F<br />
⎛ 1<br />
⎜<br />
⎝ rG<br />
1 ⎞⎤<br />
⎥<br />
r ⎟<br />
F ⎠⎦<br />
−12<br />
( ∆ ) ≈ ( −330,<br />
10 + 35,<br />
00)<br />
10 T<br />
T rel<br />
−12<br />
( ∆ ) = −295,<br />
10 ⋅10<br />
T<br />
T rel<br />
Gemessen auf D1 Mission:<br />
−12<br />
( ∆ ) = −(<br />
295,<br />
10 ± 0,<br />
30)<br />
10 T<br />
T rel<br />
D-2 Mission: Flugzeit betrug T=861000 s.<br />
0,000254 Sekunden !<br />
Ich bin also jünger geblieben um:<br />
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Ulf Merbold kurz vor und am Ende seiner Mission<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
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Ulrich <strong>Walter</strong> - Puffy Face<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
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Theories/Models of Liquid Diffusion<br />
D = D exp −<br />
D<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
0<br />
kT<br />
=<br />
6πR<br />
fη<br />
a<br />
D = B T exp<br />
D =<br />
AT<br />
2<br />
( Q RT )<br />
∗ ( − bV<br />
V )<br />
D = BT<br />
α T<br />
D =<br />
9, 385⋅T<br />
T −1<br />
n<br />
D = A′<br />
T ( n = 1.<br />
7 ... 2.<br />
3)<br />
m<br />
f<br />
Quasikristallines Modell<br />
(Wie in klassichen Festkörpern)<br />
Stokes-Einstein Modell usw.<br />
(Eyring ..., Careri ...)<br />
Kritisches-Volumen-Modell<br />
(Cohen, Turnbull)<br />
Fluktuations-Theorie (Swalin 1959)<br />
Fluktuations-Theorie (Swalin 1968)<br />
Modell harter Kugeln (und ähnliche)<br />
Moleküldynamik Modell<br />
Es gab so viele, weil sie nicht verifiziert werden konnten!<br />
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Vergleich: 1g - µg Diffusionsdaten<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
D =<br />
AT<br />
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2<br />
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Theories/Models of Liquid Diffusion<br />
D = D exp −<br />
D<br />
Lehrstuhl für Raumfahrttechnik<br />
<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
0<br />
kT<br />
=<br />
6πR<br />
fη<br />
a<br />
D = B T exp<br />
D =<br />
AT<br />
2<br />
( Q RT )<br />
∗ ( − bV<br />
V )<br />
D = BT<br />
α T<br />
D =<br />
9, 385⋅T<br />
T −1<br />
n<br />
D = A′<br />
T ( n = 1.<br />
7 ... 2.<br />
3)<br />
m<br />
f<br />
Quasikristallines Modell<br />
(Wie in klassichen Festkörpern)<br />
Stokes-Einstein Modell usw.<br />
(Eyring ..., Careri ...)<br />
Kritisches-Volumen-Modell<br />
(Cohen, Turnbull)<br />
Fluktuations-Theorie (Swalin 1959)<br />
Fluktuations-Theorie (Swalin 1968)<br />
Modell harter Kugeln (und ähnliche)<br />
Moleküldynamik Modell<br />
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Raumfahrt - das hat man nun da<strong>von</strong>!<br />
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Die Teflonpfanne ...<br />
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Die Teflonpfanne kommt NICHT aus <strong>der</strong> Raumfahrt<br />
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Die Teflonpfanne kommt NICHT aus <strong>der</strong> Raumfahrt<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
Bereits im Jahre 1938 wurde Teflon <strong>von</strong> <strong>der</strong> Firma<br />
DuPont erfunden und im Jahre 1954 ließ sich ein<br />
Franzose namens Gregoire das Teflon auf <strong>der</strong> Pfanne<br />
patentieren.<br />
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Werkstoffwissenschaft - Audi Space Frame<br />
Forschung unter Schwerelosigkeitsbedingungen verbessert irdische Industrieverfahren.<br />
Die extremen Materialeigenschaften des neuen Audi „space frame“<br />
sind auf Werkstoffversuche im Spacelab D-2 zurück zu führen. (Quelle: Audi)<br />
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Dendriten-Morphologie<br />
Al90Si10 –<br />
Legierung<br />
gerichtete<br />
dendritische<br />
Erstarrung<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
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Ziel: Eine möglichst<br />
verzweigtes Dendritennetzwerk<br />
bei festem<br />
Dendritenvolumen.<br />
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Morphologie des Al-Eutektikums<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
Durch Siliziumgerüst verstärktes Aluminium AlSi10<br />
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Querschliffe <strong>von</strong> AlSi7 – 1g vs. µg<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
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Verfeinerung des Dendritengitters – 1g vs. µg<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
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Audi - Space Frame<br />
Lehrstuhl für Raumfahrttechnik<br />
<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
Jules Vernes, 1867<br />
„Reise um den Mond“<br />
Optimierte Aluminium-Legierung<br />
wird an kritischen<br />
Verbindungsstellen eingesetzt<br />
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Was hatte ich persönlich da<strong>von</strong>?<br />
Jules Vernes, 1867<br />
„Reise um den Mond“<br />
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<strong>Antrittsvorlesung</strong><br />
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