Werde Zeitreisender
Forschung für heute, morgen und übermorgenWerde Zeitreisender!
Na gut, wir geben’s zu: Das mit der Zeitreise in der Überschrift ist etwas übertrieben. Zeitmaschinen gibt‘s leider immer noch nicht. Aber Spaß beiseite – die gute Nachricht lautet: Forschung ist (fast) so etwas wie eine Zeitreise in die Zukunft! Und genauso spannend …
Ob man neue Satelliten für die Umweltforschung plant, Flugzeuge und Hochgeschwindigkeitszüge der nächsten Generation entwirft oder abgasfreie Kraftwerke entwickelt – bei all diesen Projekten müssen Forschungseinrichtungen weit vorausdenken. Auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) befasst sich mit solchen Fragen. Manchmal geht es dabei um kleine Verbesserungen für unser tägliches Leben, oft auch um globale Herausforderungen wie den Klimawandel. Auch wenn die Forschungsarbeiten viele Jahre dauern – zwischendurch gibt es immer wieder Ergebnisse, die schon vorher zum Einsatz kommen.
Hier haben wir einige Beispiele aus Luft- und Raumfahrt sowie Energie- und Verkehrsforschung zusammengestellt. Sie zeigen die langfristigen Visionen für morgen und übermorgen, aber auch ganz praktische Anwendungen, die schon heute zu unserem Alltag gehören.
Wenn du dich für all das interessierst: Mach einfach mit und werde „Zeitreisender“! Das DLR bietet jungen Leuten viele Möglichkeiten – in der Ausbildung, während des Studiums oder später als Doktorandinnen und Doktoranden.
Ob man neue Satelliten für die Umweltforschung plant, Flugzeuge und Hochgeschwindigkeitszüge der nächsten Generation entwirft oder abgasfreie Kraftwerke entwickelt – bei all diesen Projekten müssen Forschungseinrichtungen weit vorausdenken. Auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) befasst sich mit solchen Fragen. Manchmal geht es dabei um kleine Verbesserungen für unser tägliches Leben, oft auch um globale Herausforderungen wie den Klimawandel. Auch wenn die Forschungsarbeiten viele Jahre dauern – zwischendurch gibt es immer wieder Ergebnisse, die schon vorher zum Einsatz kommen.
Hier haben wir einige Beispiele aus Luft- und Raumfahrt sowie Energie- und Verkehrsforschung zusammengestellt. Sie zeigen die langfristigen Visionen für morgen und übermorgen, aber auch ganz praktische Anwendungen, die schon heute zu unserem Alltag gehören.
Wenn du dich für all das interessierst: Mach einfach mit und werde „Zeitreisender“! Das DLR bietet jungen Leuten viele Möglichkeiten – in der Ausbildung, während des Studiums oder später als Doktorandinnen und Doktoranden.
Aus dem Raumschiff ins Auto
Wenn ein Raumschiff in die Atmosphäre eintritt, entstehen extrem hohe Temperaturen von weit über 1.000 Grad. Dagegen schützen spezielle Keramik-Materialien, die außerdem besonders leicht sind. Diese ursprünglich für die Raumfahrt entwickelten neuen Werkstoffe lassen sich auch ganz anders einsetzen – vor allem als Bremsscheiben im Automobilbau. Das hat viele Vorteile: Die leichten Materialien sparen Gewicht – und je weniger Gewicht ein Fahrzeug hat, umso geringer ist der Verbrauch. Im Vergleich zu herkömmlichen Bremsscheiben aus Metall haben die Keramik-Scheiben zudem eine deutlich bessere Bremsleistung und eine höhere Lebenserwartung. Also: Das neue Material ist leichter, bremst besser und hält länger! Gut für die Umwelt und für die Sicherheit. Damit eignen sich die High-Tech-Bremsscheiben, die inzwischen schon serienmäßig von einigen Fahrzeug-Herstellern eingebaut werden, künftig auch für Züge und sogar für Fahrstühle und viele andere Anwendungen.
Bewegtbild: Ein Raumschiff beim Wiedereintritt. Quelle: Animation der NASA.
Bewegtbild: Ein Raumschiff beim Wiedereintritt. Quelle: Animation der NASA.
„Erste Hilfe“ aus der Umlaufbahn
Satelliten untersuchen den „Gesundheitszustand“ unseres Planeten rund um die Uhr. Sie liefern wichtige Informationen zum Klimawandel und zur Ozonschicht, zeigen wo die Regenwälder illegal gerodet werden oder messen die Temperatur der Meere auf Bruchteile eines Grades genau. Daneben leisten sie auch ganz kurzfristig „erste Hilfe“ aus der Umlaufbahn: Nach Erdbeben erkennt man so sehr schnell das Ausmaß der Zerstörung – wichtige Informationen für die Rettungsmannschaften.
Außerdem haben Satelliten viele andere Aufgaben: So vermessen Radarsatelliten wie TanDEM-X die Erdoberfläche mit Bergen und Tälern im 3D-Verfahren. Diese Höhenangaben sind für viele Anwendungen wichtig: Man stellt damit nicht nur fest, wie stark weltweit die Gletscher abschmelzen, sondern kann auch ganz alltägliche Fragen klären – etwa die besten Standorte für Windräder oder für Mobilfunk-Masten ausfindig machen. Tja, so hat selbst der Handy-Empfang eine Menge mit der Raumfahrt zu tun. Und das gilt natürlich auch für das Navi im Auto oder Liveübertragungen im Fernsehen: Ohne Satelliten und ihre Signale aus dem All würde da gar nichts laufen.
Bewegtbild: Reiht man die einzelnen Aufnahmen eines Satelliten aneinander, lassen sich auch solche Animationen erstellen. Hier eine mehrtägige Wolkensequenz aus Meteosat-Daten. Quelle: DLR
Außerdem haben Satelliten viele andere Aufgaben: So vermessen Radarsatelliten wie TanDEM-X die Erdoberfläche mit Bergen und Tälern im 3D-Verfahren. Diese Höhenangaben sind für viele Anwendungen wichtig: Man stellt damit nicht nur fest, wie stark weltweit die Gletscher abschmelzen, sondern kann auch ganz alltägliche Fragen klären – etwa die besten Standorte für Windräder oder für Mobilfunk-Masten ausfindig machen. Tja, so hat selbst der Handy-Empfang eine Menge mit der Raumfahrt zu tun. Und das gilt natürlich auch für das Navi im Auto oder Liveübertragungen im Fernsehen: Ohne Satelliten und ihre Signale aus dem All würde da gar nichts laufen.
Bewegtbild: Reiht man die einzelnen Aufnahmen eines Satelliten aneinander, lassen sich auch solche Animationen erstellen. Hier eine mehrtägige Wolkensequenz aus Meteosat-Daten. Quelle: DLR
Schmelzofen in Schwerelosigkeit
Der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst war ein halbes Jahr auf der Internationalen Raumstation ISS. Er wirkte dabei an über 100 Experimenten mit. Unter anderem baute er eine große Anlage (siehe Bilder) zur materialwissenschaftlichen Forschung ein. Damit kann man zum Beispiel untersuchen, was in Metallen passiert, wenn sie stark erhitzt, dadurch flüssig und anschließend wieder abgekühlt werden. Warum man das wissen möchte? Weil solche Schmelz- und Erstarrungsvorgänge in der metallverarbeitenden Industrie tagtäglich zum Einsatz kommen – vom Automobilbau bis zum Gießereiwesen. Und warum erforscht man das in Schwerelosigkeit? Weil man dadurch viele physikalische Effekte, die sich in der Schmelze abspielen und den Prozess beeinflussen, viel genauer untersuchen kann – ohne dass die Schwerkraft sie „verdeckt“. Mit diesen Erkenntnissen kann man dann die Produktion bei uns auf der Erde verbessern. Auch zur medizinischen Forschung und vielen anderen Themen wird auf der ISS gearbeitet – und auch da geht es oft um Verbesserungen für das Leben auf der Erde.
Übrigens: Alexander Gerst hat in unserer Serie Flying Classroom auf der ISS einige Demo-Experimente durchgeführt. Mit ganz einfachen Mitteln zeigen sie verblüffende Effekte.
Quellen: Hintergrundbild NASA, ESA. Kleines Bild: DLR
Übrigens: Alexander Gerst hat in unserer Serie Flying Classroom auf der ISS einige Demo-Experimente durchgeführt. Mit ganz einfachen Mitteln zeigen sie verblüffende Effekte.
Quellen: Hintergrundbild NASA, ESA. Kleines Bild: DLR
Zur Mission von Alexander Gerst hier noch einige besonders schöne Bilder der Erde, die er während seiner Mission aufnahm. Quelle: ESA/NASA
Kometen-Kamera warnt vor Waldbränden
Feueralarm in einem Wald südlich von Berlin! Glücklicherweise wurden die Rauchwolken rechtzeitig entdeckt – und zwar von einer Kometen-Kamera.
Was? Kometen-Kamera erkennt Waldbrände auf der Erde? Wie das?
Rund 200 automatische Kameras sind in deutschen Wäldern stationiert: An der Spitze von Masten dienen sie der Waldbrand-Frühwarnung. Dabei erkennt eine spezielle Software selbständig, wenn zwischen den Bäumen Rauch aufsteigt, und meldet das dann blitzschnell an die Einsatzstellen der Feuerwehr. Die Technik stammt aus der Raumfahrt: Es handelt sich um eine Bordkamera des kleinen Landegeräts Philae, das im November 2014 auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko aufsetzte. So wie die Kamera dort den Kometenstaub analysierte, spähen Kameras jetzt in deutschen Waldgebieten nach Rauch – viel präziser als das menschliche Auge! Auch auf Satelliten, die die Erde umkreisen, sind solche Sensoren im Einsatz.
Kleine Zugabe: Über Philae und die Kometen-Mission Rosetta hier weitere Infos.
Bewegtbild: Animation zur Landung auf einem Kometen. Quelle: DLR
Was? Kometen-Kamera erkennt Waldbrände auf der Erde? Wie das?
Rund 200 automatische Kameras sind in deutschen Wäldern stationiert: An der Spitze von Masten dienen sie der Waldbrand-Frühwarnung. Dabei erkennt eine spezielle Software selbständig, wenn zwischen den Bäumen Rauch aufsteigt, und meldet das dann blitzschnell an die Einsatzstellen der Feuerwehr. Die Technik stammt aus der Raumfahrt: Es handelt sich um eine Bordkamera des kleinen Landegeräts Philae, das im November 2014 auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko aufsetzte. So wie die Kamera dort den Kometenstaub analysierte, spähen Kameras jetzt in deutschen Waldgebieten nach Rauch – viel präziser als das menschliche Auge! Auch auf Satelliten, die die Erde umkreisen, sind solche Sensoren im Einsatz.
Kleine Zugabe: Über Philae und die Kometen-Mission Rosetta hier weitere Infos.
Bewegtbild: Animation zur Landung auf einem Kometen. Quelle: DLR
Aufregende Fragen und wichtige Infos!
Gab es auf dem Mars einmal Leben? Existieren da vielleicht auch heute noch einfache Lebensformen? Befinden sich auf einigen Jupiter-Monden unter der Eiskruste riesige Wasser-Ozeane, in denen Mikroorganismen vorkommen könnten? Um solche aufregenden Fragen geht es, wenn wir mit Raumsonden andere Himmelskörper untersuchen. Gleichzeitig lernen wir dabei vieles über die Geschichte unseres eigenen Planeten. So ähnelt beispielsweise die Atmosphäre des Saturn-Mondes Titan der Lufthülle unserer Erde, als hier vor über 3 Milliarden Jahren das erste Leben entstand.
Bewegtbild: Virtuelle Flüge über die Marsoberfläche auf Basis realer Satellitenbilder. Quelle: ESA/DLR/FU Berlin
Bewegtbild: Virtuelle Flüge über die Marsoberfläche auf Basis realer Satellitenbilder. Quelle: ESA/DLR/FU Berlin
Das „Luft-Taxi“ der Zukunft
Die große Vision ist das „Green Aircraft“ – ein Flugzeug, das viele Passagiere und Fracht völlig schadstofffrei befördert. Dafür werden zurzeit mehrere Ansätze verfolgt. Einer betrifft das „elektrische Fliegen“. Dabei treiben Brennstoffzellen und Akkus den Propeller an – ganz ohne Abgase und extrem leise. Das DLR entwickelt und testet zunächst ein Flugzeug, das vier Passagiere befördern kann – gewissermaßen ein „Electric Air Taxi“, das zwischen kleineren Regionalflughäfen hin- und herfliegt. Später wird es darum gehen, die Leistungsfähigkeit des Antriebs und damit die Zahl der Passagiere weiter zu erhöhen. Andere Konzepte setzen zum Beispiel auf alternative Treibstoffe in großen Passagierflugzeugen – und auch daran arbeitet das DLR mit vielen Partnern.
Hintergrundbild: Studie zum viersitzigen Flugzeug HY4. Quelle: DLR
Hintergrundbild: Studie zum viersitzigen Flugzeug HY4. Quelle: DLR
Der „Sonnenflieger“
Ein anderes visionäres Projekt: Solar Impulse. Das Solarflugzeug startete im Jahr 2015 zu einer Weltumrundung, die jedoch nach vielen tausend Kilometern auf Hawaii unterbrochen werden musste. Das DLR führte vorab Strukturtests an den riesigen Tragflächen durch.
Quelle: DLR
Quelle: DLR
Druckluft gegen Fluglärm
Wenn du beim Einsteigen in ein Flugzeug das Triebwerk betrachtest, siehst du vorne die Blätter des Hauptrotors. Sie sind eine der größten Lärmquellen. DLR-Wissenschaftlern ist es jetzt in Tests gelungen, diesen Lärm deutlich zu senken – und zwar „gefühlt“ um die Hälfte! Bei dem Verfahren wird Druckluft in den Rotor geblasen. Da sich Schallwellen bekanntlich durch die Luft ausbreiten, kann man sie so beeinflussen. Stellt man die Luftzufuhr genau ein, wirkt die Druckluft wie „Antischall“: Dabei überlagern sich Schall und Antischall gegenseitig – allerdings „phasenversetzt“, sodass immer ein Wellenberg auf ein Wellental und umgekehrt trifft. Das Ergebnis: Schall und Antischall löschen sich aus – zumindest in bestimmten Frequenzen. Natürlich ist es vom Prüfstand noch ein weiter Weg bis zur Umsetzung in der Praxis – aber die erfolgreichen Tests sind wichtige Schritte hin zum „flüsternden Flugzeug“.
Auch in vielen anderen Projekten arbeitet das DLR an einer Verminderung des Fluglärms. So wird gerade geprüft, ob Flugzeuge etwas später mit dem Landeanflug beginnen können. Dann würde der „Lärmteppich“ kleiner – also die Gegend um den Flughafen herum, die vom Lärm betroffen ist.
Hintergrundbild: Die großen Rotoren am Triebwerk-Einlass sind einer der Lärmfaktoren. Im Test konnte der Pegel deutlich reduziert werden. Quelle: DLR
Auch in vielen anderen Projekten arbeitet das DLR an einer Verminderung des Fluglärms. So wird gerade geprüft, ob Flugzeuge etwas später mit dem Landeanflug beginnen können. Dann würde der „Lärmteppich“ kleiner – also die Gegend um den Flughafen herum, die vom Lärm betroffen ist.
Hintergrundbild: Die großen Rotoren am Triebwerk-Einlass sind einer der Lärmfaktoren. Im Test konnte der Pegel deutlich reduziert werden. Quelle: DLR
Gewitterwolken und Wirbelschleppen
Man sagt, dass in der Luftfahrt drei Dinge wichtig sind: Sicherheit, Sicherheit und Sicherheit. Auf jeden Fall steht sie an oberster Stelle. Das DLR befasst sich damit in vielen Projekten – von der Triebwerktechnik über die eingesetzten Materialien bis zur Unterstützung von Piloten und Lotsen. Dazu gehört auch eine verbesserte Gewittervorhersage. Zwar überstehen Flugzeuge sogar einen Blitzeinschlag – aber da Gewitterwolken oft mit starken Turbulenzen und Hagel verbunden sind, werden sie von Piloten grundsätzlich umflogen. Das DLR hat ein Verfahren entwickelt, das Piloten und Lotsen mit Echtzeit-Angaben und Prognosen zu Gewittergebieten versorgt. Es wertet automatisch alle verfügbaren Daten von Satelliten und Wetterdiensten aus und führt all diese Angaben übersichtlich auf dem Display zusammen – im Cockpit genauso wie im Tower.
Ein anderes Thema sind Wirbelschleppen: Das sind unsichtbare Luftverwirbelungen, die hinter großen Flugzeugen entstehen. Für nachfolgende Maschinen kann es richtig gefährlich werden, in diese „Luftstrudel“ zu geraten. DLR-Experten haben nun ein Warnsystem entwickelt. Bis es zum Einsatz kommt, sind noch mehr Tests erforderlich.
Bewegtbild: Luftströmungen hinter einem Flugzeug nennt man Wirbelschleppen. DLR-Experten haben sie mit Messungen und Computersimulationen genau untersucht und ein Warnsystem entwickelt. Quelle: DLR
Ein anderes Thema sind Wirbelschleppen: Das sind unsichtbare Luftverwirbelungen, die hinter großen Flugzeugen entstehen. Für nachfolgende Maschinen kann es richtig gefährlich werden, in diese „Luftstrudel“ zu geraten. DLR-Experten haben nun ein Warnsystem entwickelt. Bis es zum Einsatz kommt, sind noch mehr Tests erforderlich.
Bewegtbild: Luftströmungen hinter einem Flugzeug nennt man Wirbelschleppen. DLR-Experten haben sie mit Messungen und Computersimulationen genau untersucht und ein Warnsystem entwickelt. Quelle: DLR
„Headbanger“ auf Parkplatzsuche
Wacken ist eigentlich ein ruhiger Ort mit gerade mal 2.000 Einwohnern. Eigentlich. Denn an zwei Tagen im Jahr ist hier die „Hölle“ los: Dann kommen über 70.000 Heavy-Metal-Fans zu dem Musik-Festival in den kleinen Ort. Rund um Wacken sind dann mehr als 20.000 Fahrzeuge unterwegs. Dass es trotzdem bei der Parkplatzsuche möglichst reibungslos zugeht, ist für das Verkehrsmanagement eine echte Herausforderung. Genau für solche Großereignisse hat das DLR ein Leitsystem entwickelt: Luftbilder werden von Flugzeugen oder Hubschraubern an eine mobile Bodenstation übermittelt und dort mit einer speziellen Software fast in Echtzeit ausgewertet. Die Informationen werden sofort an die Leitzentrale weitergegeben: Sobald einer der großen Besucher-Parkplätze voll ist, werden die ankommenden Fahrzeuge auf andere Parkplätze umgeleitet.
Hintergrundbild: Zum größten Heavy-Metal-Festival der Welt kommen alljährlich zigtausend Menschen. Quelle: DLR
Hintergrundbild: Zum größten Heavy-Metal-Festival der Welt kommen alljährlich zigtausend Menschen. Quelle: DLR
Bild: Auch in Katastrophenfällen kommen solche Luftbilder zum Einsatz: etwa bei Überschwemmungen, wo die Kameras auf einen Blick überflutete Straßen erkennen und zeigen, wo aktuell Hilfe nötig ist – und wo man für die nächste Flut Vorkehrungen treffen muss. Quelle: DLR
Fahrerassistenzsysteme – mehr als piepende Einparkhilfen
8. Oktober 2010 in Braunschweig – Weltpremiere: Erstmals fährt ein Auto im normalen Stadtverkehr, ohne dass der Fahrer eingreifen muss. Von solchen Testfahrten ist es noch ein weiter Weg, bis Autos eines Tages völlig selbständig über unsere Straßen rollen – und die „Fahrer“ unterwegs Zeitung lesen oder E-Mails checken können. Doch viele Technologien, die dafür nötig sind, werden schon vorher in die Praxis umgesetzt, um das Fahren sicherer und auch spritsparender zu machen.
Zum Beispiel Fahrerassistenzsysteme, bei denen das Auto mit Ampeln Signale austauscht: Den Fahrern wird so das ideale Tempo angezeigt, mit dem sie die nächsten Ampeln bei Grün erreichen – statt viel zu schnell unterwegs zu sein, dann vor einer roten Ampel warten zu müssen und bei all dem unnötig Benzin zu verbrauchen. Und wenn Autos die Signale anderer Fahrzeuge empfangen können, kann das sogar Leben retten: etwa wenn sich hinter einer Kurve ein Stau gebildet hat und nachfolgende Fahrer automatisch gewarnt werden. Fahrerassistenzsysteme sind eben mehr als nur piepende Einparkhilfen.
Bewegtbild: Verkehrsforscher untersuchen Kreuzungen, an denen es häufiger zu Unfällen kommt. Quelle: DLR
Zum Beispiel Fahrerassistenzsysteme, bei denen das Auto mit Ampeln Signale austauscht: Den Fahrern wird so das ideale Tempo angezeigt, mit dem sie die nächsten Ampeln bei Grün erreichen – statt viel zu schnell unterwegs zu sein, dann vor einer roten Ampel warten zu müssen und bei all dem unnötig Benzin zu verbrauchen. Und wenn Autos die Signale anderer Fahrzeuge empfangen können, kann das sogar Leben retten: etwa wenn sich hinter einer Kurve ein Stau gebildet hat und nachfolgende Fahrer automatisch gewarnt werden. Fahrerassistenzsysteme sind eben mehr als nur piepende Einparkhilfen.
Bewegtbild: Verkehrsforscher untersuchen Kreuzungen, an denen es häufiger zu Unfällen kommt. Quelle: DLR
Die Sache mit der Reichweite
Elektroautos tanken kein Benzin, sondern Strom – und sie fahren ganz leise! Gehören also Verkehrslärm und Abgase bald der Vergangenheit an? Das ist zumindest der Plan. Doch noch gibt es viele Probleme zu lösen, an denen Forschungseinrichtungen wie das DLR mit Hochdruck arbeiten. Zum Beispiel die Sache mit der Reichweite: Wenn bei einem E-Auto mit Range Extender („Reichweiten-Verlängerer“) nach rund 150 Kilometern die Batterie leer ist, schaltet es einen Stromerzeuger an. Bisher sind das „normale“ Verbrennungsmotoren im Kleinformat. Das DLR hat nun einen ganz anderen „Range Extender“ entwickelt, der viele Vorteile hat. Dieser sogenannte Freikolbenlineargenerator – komplizierter Name, aber so heißt das Teil nun mal – lässt sich mit den verschiedensten Kraftstoffen antreiben: auch mit Erdgas und sogar Wasserstoff. Und er stellt sich per Software je nach Strombedarf immer auf die optimalen Verbrauchswerte ein. Noch arbeiten die Ingenieure daran, die Neuentwicklung einsatzreif zu machen. Aber auch an schnelleren Ladezeiten für Batterien und vielen anderen technologischen Verbesserungen wird geforscht, um der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen.
Hintergrundbild: Der Straßenverkehr verursacht Abgase und Lärm. Mithilfe der Elektromobilität soll das geändert werden. Quelle: ESA
Hintergrundbild: Der Straßenverkehr verursacht Abgase und Lärm. Mithilfe der Elektromobilität soll das geändert werden. Quelle: ESA
Mehr Sicherheit auf der Schiene
Zugunglücke sind sehr selten. Doch wenn einmal etwas passiert, kann das schlimme Folgen haben. Um die Sicherheit auf der Schiene noch weiter zu erhöhen, hat das DLR ein Antikollisionssystem entwickelt, das die bestehenden Sicherheitsvorkehrungen ergänzt. Es kann insbesondere auf Nebenstrecken, Rangierbahnhöfen und an anderen Stellen eingesetzt werden, wo andere Systeme zu aufwendig und teuer sind. Und so funktioniert es: Das in der Lok eingebaute „Sensor-Paket“ ermittelt unter anderem per Satellit „gleisgenau“ die Position des eigenen Zuges und teilt sie über Funk allen Zügen in der Umgebung mit. Umgekehrt empfängt es die Signale der anderen Züge und „weiß“ daher, wo sie sich befinden. Es ist also fast so, als ob die Züge miteinander „sprechen“. Besteht die Gefahr eines Zusammenstoßes, alarmiert das System den Fahrer. Zusätzlich „blickt“ eine Kamera nach vorne und sucht die Schienen nach möglichen Hindernissen ab – etwa wenn ein Auto mitten auf einem Bahnübergang steht.
Bewegtbild: Diese Animation zeigt, wie die Züge ihre Position per Satellit bestimmen und miteinander Signale austauschen.
Quelle: DLR
Bewegtbild: Diese Animation zeigt, wie die Züge ihre Position per Satellit bestimmen und miteinander Signale austauschen.
Quelle: DLR
Reparatur schon vor der Panne
Gib mal im Internet die Suchbegriffe „Bahn Weiche Störung“ ein – du wirst viele Einträge über Weichenstörungen finden. Immer wieder führen diese technischen Probleme zu Verspätungen. Denn Weichen sind nun mal komplizierter, als man denkt. Und wenn irgendwo auf der Strecke etwas zu reparieren ist, muss erst ein Team dorthin, was Zeit kostet. Das DLR entwickelt deshalb in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bahn ein Verfahren, das Weichen auf ihre Funktionstüchtigkeit untersucht – und zwar per Ferndiagnose. Damit lässt sich sogar schon erkennen, an welchen Weichen demnächst Bauteile erneuert werden müssen – also bevor es überhaupt zur Panne kommt. Wenn das System flächendeckend eingesetzt wird, ließen sich so viele Verspätungen von S-Bahnen und anderen Zügen vermeiden.
Hintergrundbild: Weichenstörungen sind einer der Gründe für Verspätungen im Bahnverkehr. Quelle: DLR
Hintergrundbild: Weichenstörungen sind einer der Gründe für Verspätungen im Bahnverkehr. Quelle: DLR
Damit die Energiewende klappt
Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid tragen wesentlich zur Klimaerwärmung bei – daran besteht kein Zweifel. Ziel der Energiewende ist es, den Ausstoß bis zum Jahr 2050 um 80 Prozent zu senken – landesweit und alles mitgerechnet: Wärme, Strom und Verkehr. Wie schafft man das? Unter anderem durch eine stärkere Nutzung von Solarenergie und Windkraft. Aber woher weiß man, wie viele Solaranlagen und Windräder dafür nötig sind? Und welchen Beitrag können ganz andere Maßnahmen wie die Wärmedämmung von Gebäuden leisten?
Forschungseinrichtungen wie das DLR entwickeln nicht nur die nötigen Technologien, indem sie zum Beispiel mit dem Wissen aus der Luftfahrt die Aerodynamik von Windkraftanlagen verbessern. Sie führen zu all diesen Fragen auch Studien durch, in denen sie die zukünftige Entwicklung unseres Energiesystems simulieren. Hierfür stellen sie umfangreiche Berechnungen an und beraten so die Bundesregierung, damit das mit der Energiewende auch wirklich klappt.
Bewegtbild: Welche „ Power“ in alternativen Energiequellen steckt, wird in Studien untersucht. Quelle: DLR
Forschungseinrichtungen wie das DLR entwickeln nicht nur die nötigen Technologien, indem sie zum Beispiel mit dem Wissen aus der Luftfahrt die Aerodynamik von Windkraftanlagen verbessern. Sie führen zu all diesen Fragen auch Studien durch, in denen sie die zukünftige Entwicklung unseres Energiesystems simulieren. Hierfür stellen sie umfangreiche Berechnungen an und beraten so die Bundesregierung, damit das mit der Energiewende auch wirklich klappt.
Bewegtbild: Welche „ Power“ in alternativen Energiequellen steckt, wird in Studien untersucht. Quelle: DLR
Gaskraftwerke als Partner von Sonne und Wind
Sonne, Windkraft und andere erneuerbare Energiequellen liefern uns umweltfreundlichen Strom. Aber diese Art der Stromproduktion schwankt mit dem Wetter. Um den Bedarf an Strom zuverlässig decken zu können, sind daher Speicher oder regelbare Stromquellen nötig. Gaskraftwerke können schnell auf schwankenden Bedarf reagieren und sind ziemlich umweltfreundlich, da sie beim Betrieb mit Erdgas nur etwa die Hälfte des CO2-Ausstoßes von Kohlekraftwerken haben.
In enger Zusammenarbeit ist es Fachleuten des DLR und der Industrie in den letzten Jahren gelungen, Gaskraftwerke noch effizienter und schadstoffärmer zu machen. Moderne Gasturbinen erreichen daher heute Wirkungsgrade von über 60 Prozent und haben sehr geringe Schadstoff-Emissionen. Außerdem werden Turbinen entwickelt, die statt Erdgas auch Biogas oder Wasserstoff nutzen können.
Hintergrundbild: Lasermessungen an einer Gasflamme. Quelle: DLR
In enger Zusammenarbeit ist es Fachleuten des DLR und der Industrie in den letzten Jahren gelungen, Gaskraftwerke noch effizienter und schadstoffärmer zu machen. Moderne Gasturbinen erreichen daher heute Wirkungsgrade von über 60 Prozent und haben sehr geringe Schadstoff-Emissionen. Außerdem werden Turbinen entwickelt, die statt Erdgas auch Biogas oder Wasserstoff nutzen können.
Hintergrundbild: Lasermessungen an einer Gasflamme. Quelle: DLR
Der „Raketenbrenner“ im Keller
Schon mal im Heizungskeller nachgeschaut, ob da ein Raketentriebwerk brennt? Na ja – natürlich kein echtes … Aber mit dem Know-how aus der Antriebstechnik für Raketen haben DLR-Wissenschaftler schon vor Jahren eine Technologie entwickelt, die inzwischen in Hunderttausenden von Häusern eingesetzt wird: nämlich im Heizungskeller. Es geht dabei um einen besonders sparsamen Öl-Brenner. Darin wird der feine „Öl-Nebel“ so stark erhitzt, dass er gasförmig wird und daher mit viel weniger Abgasen verbrennt als üblich.
Hintergrundbild: Hier lernen Schülerinnen in einem der
DLR-Schülerlabore, wie man die Prozesse im Inneren von Flammen untersucht. Quelle: DLR
Hintergrundbild: Hier lernen Schülerinnen in einem der
DLR-Schülerlabore, wie man die Prozesse im Inneren von Flammen untersucht. Quelle: DLR
Mit der Sonne kochen
Die Strahlung der Sonne macht unser Leben auf der Erde erst möglich. Die Sonne liefert uns Energie in riesigen Mengen. Allerdings ist die Strahlung auf große Flächen verteilt. Möchte man sie technisch nutzen, muss man sie mit Spiegeln oder Linsen – wie mit einem Brennglas – konzentrieren. Die Forscher des DLR haben wesentlich dazu beigetragen, dass heute dutzende von Solarkraftwerken in Betrieb sind, die Sonnenstrahlung mit Spiegeln „sammeln“. Die so erzeugte Hitze wird dann genutzt, um im Kraftwerk Wasser in Dampf zu verwandeln und damit eine Turbine anzutreiben, die Strom liefert.
Eine kleine Version solcher Solarkraftwerke sind Solarkocher: Sie bündeln die Strahlung von wenigen Quadratmetern auf einen Kochtopf, sodass in sonnenreichen Ländern ohne Brennholz oder Kohle umweltfreundlich gekocht werden kann.
Hintergrundbild: In Solarkraftwerken bündeln riesige Spiegel das Sonnenlicht. Quelle: DLR
Kleines Bild: Beim Solarkocher geschieht das im Prinzip auch – nur in viel kleinerem Maßstab. Quelle: Flickrby EBKauai
Eine kleine Version solcher Solarkraftwerke sind Solarkocher: Sie bündeln die Strahlung von wenigen Quadratmetern auf einen Kochtopf, sodass in sonnenreichen Ländern ohne Brennholz oder Kohle umweltfreundlich gekocht werden kann.
Hintergrundbild: In Solarkraftwerken bündeln riesige Spiegel das Sonnenlicht. Quelle: DLR
Kleines Bild: Beim Solarkocher geschieht das im Prinzip auch – nur in viel kleinerem Maßstab. Quelle: Flickrby EBKauai
Wenn du dich für weitere Forschungsprojekte interessierst:
DLR_next ist das offizielle Jugendportal des DLR – mit vielen Infos rund um Luft- und Raumfahrt, Energie und Verkehr.
Wer sich beim DLR bewerben will, sollte das DLR-Jobportal checken – auch mit Infos und Stellen zu Ausbildungsberufen, Dualen Studiengängen und interessanten Angeboten für Studierende.
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