Nachricht vom 11. Dezember 2025
Livestream: Der Orbit als Labor
Experimente in Schwerelosigkeit eröffnen neue Perspektiven für nachhaltige Technologien
Wie vermischen sich Flüssigkeiten, wenn die Schwerkraft keinen Einfluss hat? Was passiert, wenn in solchen Strömungen plötzlich feste Partikel entstehen, wie sie in Böden, in technischen Reaktoren oder bei der CO₂-Speicherung auftreten? Antworten auf diese Fragen suchen Forschende mit Experimenten an Bord einer Höhenforschungsrakete, in denen chemische Reaktionen unter Schwerelosigkeit durchgeführt werden. Solche Versuche liefern grundlegende Erkenntnisse, die neue Wege für nachhaltige Technologien eröffnen. Außerdem können sie zeigen, welche Möglichkeiten Künstliche Intelligenz zur Steuerung der Experimente bietet. In einem Livestream am 15. Dezember 2025 um 14 Uhr werden Dr. Karin Schwarzenberger vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und Prof. Dezső Horváth von der Universität Szeged (Ungarn) ein solches Projekt vorstellen.
Scheibenförmiger Reaktor: Zwischen zwei strömenden Flüssigkeiten breitet sich eine Reaktionsfront aus.
Bild: B. Schröder/HZDR
Im Oktober 2022 platzierte ein Team um Dr. Karin Schwarzenberger vom Institut für Fluiddynamik am HZDR ein Experimentmodul an Bord einer Höhenforschungsrakete, um ein klassisches Diffusionsphänomen ohne den Einfluss der Schwerkraft zu studieren. Unter normaler Erdgravitation beeinflussen Auftriebskräfte jedes Misch- und Strömungsverhalten und überlagern die eigentliche Diffusion. In der Schwerelosigkeit fallen diese Effekte weg, sodass die Forschenden die Mechanismen der Durchmischung erstmals isoliert beobachten konnten.
Mit den gewonnenen Daten validierten sie theoretische Modelle, die für durchströmte chemische Reaktoren von großer Bedeutung sind. Gleichzeitig erhielten sie Einblicke in reaktive Strömungen in porösen Medien, wie sie in Böden vorkommen. Diese Erkenntnisse schließen eine wichtige Wissenslücke und bilden die Grundlage für die Weiterentwicklung nachhaltiger Umwelttechnologien.
Der nächste Schritt: Partikelbildung in Schwerelosigkeit
Aufbauend auf den Erfahrungen von 2022 richten die Forschenden den Fokus nun auf komplexere Reaktionen. Statt einer einfachen Farbreaktion analysieren sie eine Reaktion mit Partikelfällung – ein Prozess, der in vielen technologischen Anwendungen eine Rolle spielt. Die Bildung von Partikeln beeinflusst das Strömungsverhalten stark, sodass bestehende Modelle allein diese Dynamiken nicht erfassen können.
Solche Prozesse sind relevant für die Bodensanierung, die Einbringung von Sperrschichten zur Schadstoffbegrenzung, die geologische CO₂-Speicherung oder die Synthese neuartiger Partikel, die sich als Katalysatoren eignen. Das geplante Experiment soll die Forschenden dabei unterstützen, die Strömungs- und Partikeldynamik systematisch zu erfassen und zu klassifizieren.
Für die Vorbereitung setzen sie das bereits 2022 genutzte Modul mit den scheibenförmigen Reaktoren erneut ein. Dies ermöglicht umfangreiche Funktionstests, die eng mit KI-gestützten Arbeitsabläufen verzahnt sind. Parallel entsteht bei Airbus auf Basis der Laborexperimente am HZDR und der Universität Szeged (Ungarn) ein komplexes Erweiterungsmodul, das den Prozess der Partikelfällung in Kapillaren untersucht. Diese Kapillaren dienen als Modell für Gesteinsporen oder mikrofluidische Reaktoren und eröffnen den Forschenden Einblicke in Prozesse, die in der Umwelt ebenso wie in der Industrie relevant sind.
Besonders innovativ ist das integrierte inline-Ramanmikroskop, das in Zusammenarbeit mit der Universität Szeged entwickelt wurde. Damit können die Forschenden die Partikeleigenschaften des Fällungsprodukts im fließenden Medium räumlich und zeitlich hochaufgelöst beobachten. Der Start des neuen Höhenforschungsraketen-Experiments ist für Ende 2026 oder Anfang 2027 geplant.
KI-gestützte Vorbereitung für optimale Experimente
Die Forschenden testen für die Vorbereitung ein Terminal, das Live-Videos der Reaktoren, Messwerte wie Temperatur und ein textbasiertes Kommunikationsfenster zur KI vereint. So geben sie an, welche Abläufe getestet werden sollen, etwa Funktionstests der Beleuchtung oder Probedurchläufe des Countdowns. Die KI liefert präzise Anweisungen, fragt benötigte Parameter ab, erklärt jeden Schritt und beantwortet technische Rückfragen.
Ein besonderer Vorteil dieser Testumgebung besteht darin, dass die KI – anders als Ingenieur*innen in der Leitstelle – zeitlich nicht eingeschränkt ist. Die Forschenden prüfen komplexe Sequenzen in Ruhe, optimieren Abläufe und erproben Alternativen. Auf diese Weise identifizieren sie die optimalen Einstellungen für den Raketenstart und stellen sicher, dass das Experiment im Flug möglichst viele verwertbare Daten liefert.
Am Ende sollen diese Daten aus der Schwerelosigkeit dazu beitragen, nachhaltige Technologien auf der Erde effizienter, sicherer und umweltfreundlicher zu gestalten.
Link: https://wiot-group.com/think/en/livestreams/orbit-as-a-laboratory-suborbital-missions-ai-opc-ua/
Weitere Informationen:
Dr. Karin Schwarzenberger | Leiterin Grenzflächenphänomene
Institut für Fluiddynamik am HZDR
Tel.: +49 351 463 36 627 | E-Mail: k.schwarzenberger@hzdr.de
Medienkontakt:
Simon Schmitt | Leitung und Pressesprecher
Abteilung Kommunikation und Medien am HZDR
Tel.: +49 351 260 3400 | Mobil: +49 175 874 2865 | E-Mail: s.schmitt@hzdr.de
