Zusammenfassung:

Das Projekt beschäftigt sich mit der fotografischen Aufnahme von sehr schnell ablaufenden physikalischen Vorgängen in der Schwerelosigkeit ("Zero G"), die mit Hilfe des Multiperspektiv-Aufnahmeverfahrens 'Frozen Reality' visualisiert werden. Die Bewegungsabläufe können damit quasi 'eingefroren' und plastisch von allen Seiten betrachtet werden ( Was ist 'Frozen Reality'?). Dazu nahm das Team erfolgreich an einem Parabelflug ( Was ist ein Parabelflug?) im Rahmen der "7th ESA Student Parabolic Flight Campaign 2004" teil.


Um was geht es beim 'Frozen Reality' Space Project genau?

"Was passiert beim Einschlag eines Eisklumpens auf einen Solarflügel eines Satelliten? Wie verhalten sich bestimmte Flüssigkeiten in der Schwerelosigkeit?" Um Lösungen für diese und andere spannende Fragestellungen aus dem Alltag der Raumfahrt herauszubekommen, bewarb sich das internationale, vierköpfige Studententeam ( "Frozen Space Researchers") aus Deutschland und Italien bei der 7ten ESA Student Parabolic Flight Campaign 2004.

Das Ziel des 'Frozen Reality' Space Project (FRSP) war die Entwicklung und anschließende Überprüfung der Weltraumtauglichkeit des Visualisierungsverfahrens 'Frozen Reality'. Dazu war es notwendig, das Verfahren (das auf der Erde bereits einwandfrei funktioniert) an die geänderten Bedingungen und Anforderungen an einen Betrieb unter Schwerelosigkeit anzupassen. Zusätzlich sollten beispielhafte physikalische Untersuchungen an Experimenten die fehlerfreie Funktionstüchtigkeit unter "Zero G" beweisen. Und nicht nur das: Die Versuche könnten zu neuen Erkenntnissen beispielsweise über das Kollisionsverhalten von Eisklumpen auf Verkleidungsmaterialien von Satelliten oder das Verhalten von bestimmten Flüssigkeiten in Raumschiffen unter Schwerelosigkeit führen.

Über die grundsätzliche Funktionsweise hinaus ist es vorgesehen, das Verfahren für den weiteren Einsatz in Grundlagenexperimenten der Weltraumforschung bereitzustellen und dahingehend zu qualifizieren. Insbesondere der flexible Einsatz des Verfahrens bzw. der Apparatur wird angestrebt, etwa auf der internationalen Raumstation ISS.


Wie funktioniert 'Frozen Reality' bei "Zero G"?

Mit dem 'Frozen Reality'-Verfahren ist es möglich, sehr schnell ablaufende Vorgänge zu einem definierten Moment festzuhalten und diesen sozusagen eingefrorenen Zustand in einem kontinuierlichen Kameraschwenk zu betrachten. Hierbei werden die physikalischen Versuche mit mehreren Fotokameras, die um das aufzunehmende Objekt angeordnet sind (siehe Bild E1), gleichzeitig erfasst und mit Hilfe eines Computerprogramms zu einem dreidimensionalen Kameraschwenk zusammengerechnet ( Beispiel).

Bild E1: Ein Prinzipbild der Ausrichtung der Kameras auf das Experiment: Der zu untersuchende Vorgang wird gleichzeitig von verschiedenen Perspektiven aus fotografiert. (Quelle: Florian Maier)

Diese Vorgehensweise ermöglicht die Betrachtung der schnell ablaufenden Experimente mit einer sehr guten örtlichen Auflösung - eine Möglichkeit der Visualisierung, wie sie mit herkömmlichen Methoden so nicht möglich ist.

Um zugleich auch einen Eindruck von der zeitlichen Dynamik des physikalischen Vorganges zu bekommen, wurde parallel zu den 'Frozen Reality'-Aufnahmen eine Hochgeschwindigkeitsaufnahme mit einer speziellen Videokamera gemacht (ca. 1000 Bilder/s). Mit der Kombination beider Aufnahmetechniken sind neue Erkenntnisse über derartig schnelle Abläufe möglich. Das Ganze hat auch einen weiteren Vorteil: die Kurzzeitvorgänge können auf diese Weise nicht nur wissenschaftlich untersucht sondern auch Laien mit eindrucksvollen Bildern verständlich präsentiert werden.