Visiting the drop tower of the University of Bremen

Deutsche Version

Welcome

Welcome to the drop tower of the University of Bremen! 😉 Obviously this pencil is only a model of the tower. Many thanks for this remarkable present!

 

I had another great opportunity to visit a fantastic facility of the German science and technology community. It is a honour to report about this visit for you – as always. I hope that I can share a part of my own enthusiasm and excitement with you.

Fallturmabend

The drop tower Bremen in the twilight of the evening before the actual day of my visit.

 

This time I was visiting the science and space city Bremen in the North of Germany. The visited facility is the drop tower – the best drop tower of the world. The tower is the main research facility of the ZARM. ZARM stands for ‚Zentrum fĂŒr Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation‘. That is German and means ‚Centre for applied space technology and microgravity‘. Additionally, there exists a centrifuge system at ZARM for hypergravity research. This also sounds quite interesting, doesn’t it? I hope to report about this during a future visit. 🙂

 

TopTube

Here I am at the upper end of the drop tube at 119 meters above the ground. The red cone is closing the drop tube. The structure of the tower (white) is not directly connected with the tube. This helps to avoid that wind can disturb the drop experiments.

 

What is the purpose of such a drop tower? You may guess that something is dropped here – and that is absolutely correct. Here at this drop tower things are released for a free fall of 110 meters. This free fall takes about 4.7 seconds. That is fine, but may not sound too interesting at the first moment. But consider that during this free fall the falling item is in the condition of weightlessness (or more correct: microgravity). You know that mircogravity is a condition that you can find on board of the International Space Station ISS or any satellite orbiting Earth. These are also in the condition of free fall. Due to their large velocity they always miss the Earth and therefore microgravity is contained.

DropTowerTunnel

At the lower end of the drop tube with a length of 110 meters. You can see the system for lifting the experiments to the top of the drop tube.

 

Here in the tower the dropped experiments do not miss the Earth and need to be  decelerated. Otherwise they would hit the ground with about 50 m/sec. This has to be avoided under all circumstances. Therefore a cylinder (8 meters tall) completely filled with tiny styrofoam pellets is directly located below the drop tube.

AuffangbehÀlter

The 8 m tall container filled with styrofoam pellets where all dropped experiments are decelerated after the free fall.

 

Obviously it is not possible to simply drop an experiment in this tower. The experiment needs to fit into special capsules. You have to install counterweights for a perfect balance. Otherwise the capsule would tumble during the fall.

BehÀlterundDeckel

One of the standard capsules for drop experiments  at ZARM (left image). In the right image you can see the top cover for this capsule including the release mechanism.

 

Such a drop capsule is been closed with a special cover at the top. A special winch is ued to lift the capsule to the top of the drop tube. A well calibrated release mechanism guarantees that the capsule is released without any disturbations to the microgravity. In this way a microgravity of  10–6 of the gravity of Earth or better can be obtained. By the way, this is better microgravity than on board of the ISS. At the ISS the movements of the astronauts (and sometimes the ones of mauosnauts, too ;-)) and other moving parts are limiting the quality of the microgravity.

Vacuumpumps

18 high-performance punps are used to evacuate the entire drop tube. The vacuum in the tube enables almost perfect microgravity during free fall.

One important condition to reach almost perfect microgravity during free fall is to evacuate the entire drop tube. An impressive system of 18 pumps is removing the air from the tube during a process taking more than one hour.

 

Catapultsystem

The catapult system underneath the drop tower. The pneumatic system is accelerating the experiment capsule towards the top of the tower. This enables to double the duration of the microgravity to 9.3 seconds. And this is a world record for a facility on planet Earth!

 

Are you already impressed by all this great facts? I really am. And the ZARM team can top that by doubling the duration of the free fall phase to 9.3 seconds! How does this work? There is a mode where you start the free fall when the capsule is going up. An unique catapult system is installed underneath the drop tube. It can accelerate the experiment capsule in a way that the capsule almost touches the top of the tube before falling down again. How clever is this? The drop tower at ZARM is the only drop tower on Earth that is using this fabulous technique. Woohoo!

Now you may think there is an issue with this catapult method. How is the experiment capsule been captured and decelerated after the fall? Shouldn’t the capsule crash now into the catapult after the fall? No fear, the deceleration cylinder is located between the catapult and the drop tube. For the catapult launch it is been removed from the path of the capsule. When the capsule is flying towards the top the deceleration cylinder is being moved quickly to the capture position below the drop tube ready to capture the capsule after free fall. What a cool system! And it always works!

REXUSPayloadUnit

This is a fairing section for experiments to fly with the high altitude rocket called REXUS. The REXUS program with support of the German Aerospace Agency DLR allows students to fly experiments almost to space. Many of the experiments for the REXUS launches are tested here first to see if they perform well under microgravity conditions.

 

Scientists from all over the world are using the drop tower in Bremen for microgravity experiments in several research areas. Often experiments are tested if they work in microgravity before they fly on satellites or the ISS.

Schoolchildren and students can also perform experiments at the drop tower facilities in Bremen. Several programs exist:

  • DroPS: School kids can conduct microgravity experiments in this program organized by the German Aerospace Agency.
  • Drop Your Thesis: ESA Education is offering the opportunity for students to perform experiments as part of their work for a thesis.
  • REXUS-Programm: DLR offers the opportunity to students to fly microgravity experiments on board of the high altitude rockets called REXUS. Often these experiments are first tested here at the drop tower.

In the case that you have a cool idea for an experiment in the drop tower (or you want to look for more information) please go to the links provided for the three programs listed above.

 

TopView

View over Bremen and more from the top of the tower in about 140 meters altitude.  Scientists have meetings here. During weekends you can rent this room for instance for your wedding ceremony! Yeah!

The tour of the tower was ending at the top at an altitude of 140 meters with a breathtaking view all over the city of Bremen and more. There are some rooms where the scientists can meet. And, oh wonder, during the weekend you can organize to have your wedding ceremony here. And now I only have to find a charming mouse for marrying.  😉

Many thanks go to Dr. Koenemann for the great guided tour. That was fantastic. And I am considering to take the given opportunity for falling down the tower with an experiment during my next visit. Hopefully I will not forget to bring my spacesuit with me for this adventure. 🙂

Kongresszentrum

The exhibition & conference center in Bremen.  In 2018 the 69th International Astronautical Congress will take place here October 1-5.  I plan to attend and to help to organize fantastic activities for school kids of all ages.

 

There is one important note to add to my report. We (my mission director and yours truly) had an interesting talk with the charming Mrs. Czurgel. We talked about how we can help to organize an interesting program for kids of all ages during the 69th International Astronautical Congress in Oktober 2018. We are honoured to be tasked for this interesting endeavour and are really looking forward to it. Many thanks, Mrs.Czurgel!

And now this long report is really coming to an end! 😉

Yours truly,

Mausonaut

Mein Besuch im Fallturm der UniversitÀt Bremen

English version

Welcome

Willkommen hier beim Fallturm der UniversitĂ€t Bremen! 😉 Dies ist natĂŒrlich nur ein einfaches Modell des Fallturmes in Form eines Bleistiftes. Vielen Dank fĂŒr das schöne ErinnerungsstĂŒck.

 

Ein weiteres Mal hatte ich die Ehre eine großartige Einrichtung des Wissenschafts- und Technikstandortes Deutschland besuchen zu dĂŒrfen und fĂŒr Euch darĂŒber zu berichten. Wie Ihr wisst begeistern mich diese Besuche immer sehr, und ich versuche diese Begeisterung so gut wie möglich mit Euch zu teilen.

Fallturmabend

Der Fallturm Bremen in der DĂ€mmerung am Vorabend meines Besuches.

 

Diesmal habe ich mal wieder Bremen besucht. Das Objekt der Begierde (des Besichtigens) war diesmal der Fallturm in Bremen. Dieser Fallturm ist die Hauptforschungseinrichtung des ZARM (Zentrum fĂŒr Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation). Neben dem Fallturm gibt es auch noch eine Zentrifuge fĂŒr Hypergravitationsforschung. Das hört sich auch sehr spannend an. Vielleicht berichte ich darĂŒber mal bei einem anderen Besuch.

TopTube

Am oberen Ende der Fallröhre in 119 Metern Höhe. Der rote Kegel schließt die Röhre ab. Die Turmstruktur selbst (in weiß) ist hier nicht mit der Röhre verbunden. Der Wind soll die Experimente nĂ€mlich nicht stören können.

 

Was wird denn so in einem Fallturm ĂŒberhaupt gemacht? Wie der Name es schon sagt lĂ€sst man dort einfach Dinge fallen. Beim Fallturm in Bremen wird dies aus 110 Metern Höhe durchgefĂŒhrt. Von dort fallen die Dinge dann in 4,7 Sekunden nach unten. Das hört sich recht unspektakulĂ€r an. Das ist es aber nicht wenn man weiß dass im freien Fall Schwerelosigkeit (oder auch Mikrogravitation genannt) herrscht. Bekanntlicherweise befinden sich auch die Internationale Raumstation ISS (und auch alle Satelliten im Erdorbit) im freien Fall und darum herrscht dort Schwerelosigkeit. Aufgrund der großen Geschwindigkeit verfehlt die ISS die Erde aber stĂ€ndig und die Schwerelosigkeit hĂ€lt daher an.

DropTowerTunnel

Am unteren Ende der rund 110 Meter langen Fallröhre. Man erkennt das Kransystem in der Röhre, welches die Experimente nach oben zieht.

 

Hier im Fallturm verfehlen die abgeworfenen Experimente natĂŒrlich nicht die Erde und mĂŒssen somit nach dem freien Fall abgebremst werden. Ansonsten wĂŒrde die Experimente mit rund 50 m/s am Boden des Fallturmes einschlagen. Dies gilt es natĂŒrlich zu vermeiden. Darum befinden sich am Ende der Röhre ein 8 Meter hoher Zylinder gefĂŒllt mit unzĂ€hligen kleinen Styroporkugeln.

AuffangbehÀlter

In diesem 8-Meter hohen AuffangbehĂ€lter gefĂŒllt mit Styroporkugeln werden die Experimente nach dem freien Fall abgebremst.

 

NatĂŒrlich kann man die Experimente im Fallturm auch nicht einfach so abwerfen. Diese mĂŒssen in einer Art Kapsel untergebracht werden. Und die Kapsel muss so austariert werden, dass sie wirklich gerade herunterfĂ€llt und nicht taumelt. Dazu muss man natĂŒrlich oft Ausgleichsgewichte anbringen.

BehÀlterundDeckel

Eine der standardisierten Abwurfkapseln fĂŒr die Experimente am ZARM (links). Im rechten Bild sieht man den Deckel fĂŒr die Kapsel und oberhalb den dazugehörigen Ausklinkmechanismus.

 

So eine Kapsel mit den Experimenten im Inneren wird dann mit einem Deckel verschlossen und mit einer Seilwinde hochgezogen. Ein spezieller Ausklinkmechanismus sorgt dafĂŒr, dass die Kapsel mit den Experimenten ohne Störung der Mikrogravitation den freien Fall antreten kann.  So ist es möglich dass eine Mikrogravitation besser als ein Millionstel der Erdgravitation erreicht werden kann, was sogar besser ist als an Bord der ISS. Auf der ISS stören z.B. die Astronauten (und manchmal auch Mausoauten 😉 ) mit ihren Bewegungen und andere sich bewegende Teile die Mikrogravitation doch recht hĂ€ufig.

Vacuumpumps

Diverse Pumpen ermöglichen die Evakuierung der gesamten Fallröhre und erzeugen so ein Vakuum in dieser. Jegliche Luft in der Röhre wĂŒrde natĂŒrlich den freien Fall stören.

Eine weitere Störung der Mikrogravitation in der Fallröhre ist natĂŒrlich die sich darin befindliche Luft. Darum wird diese vor den Fallexperimenten abgepumpt. DafĂŒr gibt es am Boden der Anlage ein beeindruckendes Pumpensystem.

 

Catapultsystem

Die Katapultanlage unterhalb des Fallturms. Ein Abschuss einer Experimentenkapsel mit dieser Anlage ermöglicht die Verdoppelung der Dauer der Schwerelosigkeit auf 9,3 Sekunden. Das ist Weltrekord fĂŒr einen irdischen Fallturm!

 

Das ist alles so schon sehr beeindruckend. Aber es kommt noch besser! Man kann die Dauer der Freifallphase nahezu verdoppeln. Wie soll dies denn funktionieren? Gibt es unterirdisch eine VerlĂ€ngerung der Fallröhre? Nein, aber es gibt dort ein einmaliges Katapultsystem. Damit kann man die Experimentkapsel nach fast ganz oben schießen bevor sie dann wieder herunter fĂ€llt. So kann man die Dauer der Mikrogravitation auf 9,3 Sekunden ausdehnen. Das ist clever und auch einmalig auf diesem Planeten!

Falls Ihr jetzt gut aufgepasst habt wisst Ihr dass es da jetzt ein mögliches Problem gibt: Wo bleibt denn beim Katapultstart der AuffangbehĂ€lter? Der ist doch eigentlich am unteren Ende der Röhre und mĂŒsste stören. Die Lösung ist dass man den BehĂ€lter zur Seite aus dem Kapselpfad herausfahren kann. Nach dem Passieren der nach oben katapultierten Kapsel wird der AuffangbehĂ€lter dann in 3 Sekunden wieder unterhalb der Fallröhre platziert und bremst die Kapsel am Ende des freien Falles ab. Cool!

REXUSPayloadUnit

Dies ist die Verkleidung der Nutzlastsektion einer REXUS-Rakete. Mit REXUS-Raketen werden unter anderem Studentenexperimente mit UnterstĂŒtzung des DLR geflogen. Im Fallturm wird getestet, ob diese Experimente denn auch in der Schwerelosigkeit funktionieren.

 

Wissenschaftler aus der ganzen Welt und den verschiedensten Wissenschaftsfeldern können am Fallturm Mikrogravitationsexperimente durchfĂŒhren. Oft testet man hier auch Experimente auf ihre Weltraumtauglichkeit.  So stellt man sicher dass diese dann auch an Bord von Höhenforschungsraketen, Satelliten oder auch der ISS bestens funktionieren.

SchĂŒler und Studenten können am Bremer Fallturm natĂŒrlich auch Experimente durchfĂŒhren. Dazu gibt es verschiedene Programme:

  • DroPS: Organisiert von DLR und ZARM können SchĂŒler hier spannende Experimente durchfĂŒhren.  Das DLR_School_Lab Bremen ist auch involviert.
  • Drop Your Thesis: ESA Education sucht hier nach Studentenexperimenten durchfĂŒhrbar am ZARM-Fallturm.
  • REXUS-Programm: Das DLR bietet Studenten die Möglichkeit Schwerelosigkeitsexperimente auf REXUS-Raketen zu fliegen. Diese Experimente werden oft vorher im Fallturm getestet.

Falls Ihr also eine coole Idee fĂŒr Experimente am Fallturm habt schaut Euch mal die verlinkten Seiten der einzelnen Programme an.

 

TopView

Ausblick von den RÀumlichkeiten an der Spitze des Bremer Fallturmes in rund 140 Metern Höhe. Hier finden Meetings statt. Und am Wochenende kann man hier sogar heiraten! Wuhuu!

 

Mein Besuch am ZARM endete dann mit einem Blick auf Bremen aus rund 140 Metern Höhe! Dort befindet sich ein Raum fĂŒr Meetings der Wissenschaftler. Und am Wochenende kann man den Raum sogar fĂŒr Hochzeiten nutzen. Das ist cool, oder? Jetzt muß ich nur noch eine Maus zum Heiraten finden.  😉

Vielen Dank an Herrn Dr. Könemann fĂŒr die tolle FĂŒhrung. Ich komme auch gerne auf das Angebot zurĂŒck mal selbst ein Experiment im Turm fallen zu lassen. Den Fall wĂŒrde ich mir dann auch persönlich aus der NĂ€he anschauen, natĂŒrlich nur in meinem Raumanzug!

Kongresszentrum

Das Messe- und Kongresszentrum in Bremen. Hier findet vom 1. bis zum 5. Oktober 2018 der 69. IAC-Kongress statt. Ich darf mit dabei sein und AktivitĂ€ten fĂŒr Kinder und Jugendliche organisieren.

 

Eine wichtige Sache gibt es noch zu ergĂ€nzen. Mein Missionsdirektor und ich haben sich auch noch mit der charmanten Frau Czurgel unterhalten. Thema: wie können wir ein interessantes Programm fĂŒr Kinder und Jugendliche beim 69. IAC-Kongreß im Oktober 2018 organisieren. Das hört sich nach einer sehr spannenden Aufgabe an und wir sind natĂŒrlich dabei und freuen uns schon riesig darauf! Vielen Dank, Frau Czurgel!

Und damit ist mein Bericht jetzt wirklich zu Ende. 😉

Euer Mausonaut