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Auch für materialwissenschaftliche Fragen, bei denen das Forschen in Schwerelosigkeit neue Erkenntnisse bringt, ist die ISS das geeignete Labor: Den sogenannten Elektromagnetischen Levitator (EML) installierte Gerst am Ende seiner Mission 2014 auf der Raumstation. Dieser High-Tech-Schmelzofen wird seitdem von verschiedenen deutschen Universitäten und wissenschaftlichen Instituten genutzt, um Erstarrungsvorgänge genau zu untersuchen - Viskosität, Oberflächenspannung, thermische Ausdehnung. Derartige Daten sind zum Beispiel wichtig für die Optimierung von industriellen Gießprozessen - von Motorgehäusen bis hin zu neuartigen Flugzeugturbinenschaufeln. Bei seiner "Horizons"-Mission soll Gerst zudem mit der neuen Anlage "Transparent" auch untersuchen, wie durchsichtige Legierungen erstarren.

Weltraumtaugliche Teigmischung an Bord

Bereits im Herbst soll die Nasa-Forschungsapparatur "Cal" (Cold Atoms Lab) auf der ISS eintreffen. "Das 'Cal' ist ein Minilabor zur Erforschung ultra-kalter Atome, bei der deutsche und US-Wissenschaftler auf der Raumstation zusammenarbeiten werden. An dem Experiment sind sieben deutsche Universitäten beteiligt", schildert Thomas Driebe, Programmleiter Physikalische Forschung beim DLR-Raumfahrtmanagement.

Im "Cal" werden Atomwolken fast auf den absoluten Temperaturnullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius herabgekühlt. Sie können unter anderem beim Messen von Gravitationswellen und Entwickeln von Quantencomputern bedeutsam sein. Sie bilden dann sogenannte Bose-Einstein-Kondensate, mit denen man unter anderem Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie überprüfen kann. In zukünftigen Raumfahrtanwendungen sollen diese Quantensensoren neben der Grundlagenforschung dann auch zur präzisen Vermessung des Erdschwerefeldes oder der Lageregelung von Satelliten eingesetzt werden.

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Verzichten müssen Gerst und seine Astronautenkollegen bislang im All noch auf frisches Brot - doch das könnte sich nach der zweiten ISS-Reise des deutschen Raumfahrers ändern. "Bake in Space" lautet der Name der Technologiedemonstration, bei der ein Ofen auf die Raumstation geschickt werden soll, um die Astronauten dort mit Brot zu versorgen - gebacken aus einer weltraumtauglichen Teigmischung.

"Wenn dieses Experiment tatsächlich alle notwendigen Qualifikationen schafft und auf die ISS kommt, könnte dies auch im Hinblick auf die Versorgung mit frischen Lebensmitteln für Langzeitmissionen interessant sein", erläutert Schmid.

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