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Quadrocopter (Symbolbild): Restbeschleunigung von einem Tausendstel der Erdbeschleunigung
Quadrocopter (Symbolbild): Restbeschleunigung von einem Tausendstel der Erdbeschleunigung (Bild: Werner Pluta/Golem.de)

Zero G: Schwerelos im Quadrocopter

Quadrocopter (Symbolbild): Restbeschleunigung von einem Tausendstel der Erdbeschleunigung
Quadrocopter (Symbolbild): Restbeschleunigung von einem Tausendstel der Erdbeschleunigung (Bild: Werner Pluta/Golem.de)

Es geht auch ohne Fallturm oder Parabelflugzeug: US-Forscher haben sich überlegt, wie sich Experimente in Schwerelosigkeit auch mit weniger Aufwand durchführen lassen können. Sie wollen dafür eine Drohne einsetzen.

Ein paar Sekunden schwerelos: Eine Gruppe von US-Forschern hat eine neue Möglichkeit gefunden, Experimente unter weitgehender Schwerelosigkeit durchzuführen. Als Transportvehikel nutzt die Gruppe um Juan-Pablo Afman vom Georgia Institute of Technology in Atlanta einen Quadrocopter.

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Allerdings fanden sie schnell heraus, dass es nicht reicht, einen Quadrocopter aufsteigen zu lassen und dann seine Rotoren abzuschalten. Wegen des Luftwiderstands entsteht keine Schwerelosigkeit. Zudem machen die festen Blätter der Rotoren das Fluggerät im Fall instabil, so dass es schwierig ist, es wieder zu stabilisieren - auch dann, wenn die Rotoren wieder eingeschaltet werden.

Die Forscher entwerfen einen eigenen Rotor

Die Forscher haben deshalb einen eigenen Rotor entworfen, bei dessen Blätter sich der Anstellwinkel verändern lässt. Damit soll es möglich sein, zu jedem Zeitpunkt die Kontrolle über den Copter zu behalten. Die Wissenschaftler haben zudem eine Software entwickelt, um die Flugbahnen für den Copter zu planen.

Bei einem Copter-Flug ist vor allem die Sicherheit zu beachten. Die Forscher haben deshalb einen Geofence definiert, also ein Gebiet, das der Copter auf keinen Fall verlassen darf. Droht er, diesen Bereich zu verlassen, wird der Schwerelosigkeit-Versuch abgebrochen.

Vier Sekunden Schwerelosigkeit sind möglich

Für nicht-kommerziell benutzte Copter gibt es klare rechtliche Regeln: So dürfen in den USA Copter mit einem Höchstgewicht von 25 Kilogramm nicht höher als 120 Meter aufsteigen. Doch auch unter Einhaltung der erlaubten Flughöhe seien mindestens vier Sekunden weitgehende Schwerelosigkeit möglich, schreiben die Forscher in einem Aufsatz, der als Preprint auf dem Dokumentenserver Arxiv abrufbar ist. In der Probenkapsel der Drohne herrscht beim Fall noch eine Restbeschleunigung von einem Tausendstel der Erdbeschleunigung.

Auf der Erde gibt es die Möglichkeit Experimente unter Schwerelosigkeit durchzuführen nur bei einem Parabelflug in einem speziellen Flugzeug oder in einem Fallturm. Allerdings müssen sich Forscher darum bewerben und unter Umständen lange warten, bis sie dort ihre Experimente durchführen können.

Drohnen können Parabelflüge und Falltürme nicht ersetzen

Die immer größere Verbreitung von unbemannten Fluggeräten könnte hier eine weitere Möglichkeit schaffen, sagen die Forscher. Sie könne Parabelflüge und Falltürme nicht ersetzen - schon allein wegen der Gewichtsbeschränkung. Aber sie könne eine günstige und einfach zu nutzende Ergänzung darstellen.

Die Forscher konnten die Zero-G-Flüge mit dem Quadrocopter noch nicht ausprobieren: Da es Rotoren mit schwenkbaren Blättern für Copter nicht zu kaufen gibt, müssen sie sie selbst konstruieren. Daran arbeiten sie noch.


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