30 éves a brémai ejtőtorony
(Rovat: A hónap száma, Nyereség a kontinensnek - 2015.09.14 07:15.)

30 éve alapították, 25 éve áll a tudomány szolgálatában a Brémai Egyetemen a 146 méter magas ejtőtorony. A tetejéről nyíló panorámát bárki megcsodálhatja.

A 30 éve alapított ejtőtorony 25 éve áll a tudományos és alkalmazott kutatás szolgálatában (Kép: ZARM)

A Brémai Egyetemen 1985 szeptemberében hozták létre az Alkalmazott Űrtechnológiai és Mikrogravitációs Központot (ZARM, Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation). A ZARM legfontosabb kísérleti berendezése a 146 méter magas ejtőtorony, amely a Központ létrehozása után 5 évvel, 1990-ben kezdte meg üzemszerű működését.

Az ejtőtoronyban négy különböző méretű tartály valamelyikébe építhető be a kísérleti eszköz (Kép: ZARM)

Az ejtőtoronyban (drop tower, Fallturm) a kísérleti eszközöket a különböző méretű (fix átmérőjű, de eltérő hosszúságú és teherbírású) hengeres tartályokban lehet elhelyezni, a kísérlet tömege 165–265 kg között lehet. A tornyot kétféle üzemmódban tudják használni. A közönséges ejtési mód esetén a kapszulát a torony belsejében kialakított csőben – miután kiszivattyúzzák a levegőt – egyszerűen kb. 120 méter magasságból leejtik. A kapszula belsejében a 4,74 másodpercig tartó esés közben súlytalanság uralkodik, ennyi idő áll tehát a kutatók rendelkezésére, hogy a súlytalanságban lejátszódó fizikai, kémiai vagy biológiai folyamatokat vizsgálják.

A kísérleti tartály a torony csúcsában. (Kép: ZARM)

A kísérletek összeállítóinak azonban számolniuk kell azzal, hogy leérkezéskor a tartály fékezési lassulása elérheti az 50g-t, ezt a túlterhelést az eszköznek, a vizsgált mintáknak épségben ki kell bírniuk. Az esés közben mindvégig pontosan függőleges helyzetben maradó, 700 kg tömegű kapszula 174 km/h sebességgel érkezik abba a tartályba, amelyet polisztirol golyócskákkal töltenek meg (együttes tömegük eléri a két tonnát), ott fékeződik le 6,5 méter úton.

Két tonna polisztirol golyócska fékezi le a 174 km/h sebességgel leérkező kapszulát. (Kép: ZARM)

A torony másik, világviszonylatban egyedülálló üzemmódja a katapult üzemmód. Ilyenkor a kísérletet a legkisebb tartályban kell elhelyezni, amelyet a torony aljából függőlegesen felfelé kilőnek. (Ebben az esetben – ellentétben a rakéták indításával – helyénvaló kilövésről beszélni, hiszen egy erre a célra szolgáló szerkezet 30g-t elérő gyorsulással akkora kezdősebességre gyorsítja a kapszulát, hogy az éppen 120 méter magasságig emelkedjék, majd szabadon engedi azt.) A tartály a függőleges hajítás törvényei szerint a torony tetejéig emelkedik, és onnan visszazuhan, miáltal a belsejében uralkodó súlytalanság időtartama csaknem a kétszeresére, 9,3 másodpercre nő. Leérkezéskor ugyancsak 50g lassulást kell az eszközöknek eltűrniük.

Esés (illetve az emelkedés és az esés) közben a kísérleti térben létrejövő súlytalanság pontossága 10^-6 g. Mit jelent ez a gyakorlatban? A felfelé kilőtt kapszula függőleges irányban –g gyorsulással emelkedik, azaz sebessége 9,81 m/s² ütemben csökken. Ejtéskor, illetve katapult üzemmódban zuhanás közben g gyorsulással mozog, ilyen ütemben nő a sebessége. Az elméleti g gyorsulástól való eltérések a súlytalanság minőségét jellemző 10^-6 g határon belül maradnak. Az eltérések fő oka nyilván az, hogy a csőben nem lehet tökéletes vákuumot létrehozni (az aknában a légnyomás a külső nyomás tízezred része). A 10^-6 relatív pontosságra való tekintettel szoktak a szakmában széles körben elterjedt, de fizikailag alapvetően hibás kifejezéssel „mikrogravitációról” beszélni. Szó sincs azonban arról, hogy a gravitáció a milliomod részére csökkenne. Egyszerűen csak az elméleti g, illetve –g gyorsulásoktól való eltérések esnek a milliomod g nagyságrendjébe.

Az ejtőtorony kísérleteinek egyharmada az égés tulajdonságait vizsgálja a mesterséges súlytalanságban. (Kép: ZARM)

A kísérletek összeállítóinak a torony üzemeltetését végző szakemberek (a ZARM több mint 100 munkatársa) technikai segítséget nyújtanak. Az ejtés előkészítése – elsősorban a légüres tér létrehozása miatt – időigényes folyamat, naponta legfeljebb három ejtést tudnak végrehajtani. A torony működésének megkezdése (1990) óta 7000 ejtést/kilövést hajtottak végre, ezek során több mint 160 különböző típusú kísérletet végeztek, amelyekben nemzetközi együttműködések keretében 42 ország szakemberei vettek részt. Amint a bemutatott diagramról leolvasható, a kísérletek harmada az égés sajátosságait vizsgálta, negyede asztrofizikai és planetológiai jellegű volt, ötöde pedig fizikai alapkutatási kísérletnek tekinthető. Emellett a folyadékok dinamikájával foglalkozó, valamint biológiai és anyagtudományi kísérletek is helyet kaptak a torony sokrétű programjában.

A ZARM tevékenységét bemutató videó, németül. (Videó: ZARM / Uni Bremen)

A toronyban rendszeresen fogadnak érdeklődőket – csoportokat éppúgy, mint előre meghatározott időpontokban egyéni látogatókat. A 146 méter magas torony felső szintjén, az ejtőakna fölött kialakított térben kibérelhető kis konferenciaterem működik, teljes körpanorámával a környékre. A páratlan helyszín 400 euróért akár esküvői szertartásra is kibérelhető, de ezt csak azoknak ajánljuk, akiknek nincs tériszonyuk, és megelégszenek maximum 11 vendég jelenlétével...