Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Experimenten mit PK-4 unter Schwerelosigkeit (PK4III)

Abstract

Das Projekt PK-4 ("Plasmakristallexperiment 4") hat die Untersuchung komplexer Plasmen unter Schwerelosigkeit an Bord der ISS zum Ziel. Komplexe Plasmen sind Niedertemperaturplasmen (Gasentladungen), in denen Mikropartikel (z.B. Staub) eingebettet sind. Die Untersuchung dieser Plasmen ist von großer Bedeutung einerseits für technologische Anwendungen von Plasmen (Beschichtung, Ätzen, Herstellung von Mikrochips und Solarzellen, medizinische Anwendungen, etc.), in denen Staubkontamination meistens unerwünscht ist. Andererseits treten Staub und Plasmen in einer Vielzahl von astrophysikalischen Fragestellungen auf, wie z.B. in Kometen, in protoplanetaren Scheiben, in planetaren Ringsystemen, in Akkretionsscheiben und in interstellaren Staubwolken. Deshalb ist ein genaues Verständnis der Staub-Plasma- und der Staub-Staub-Wechselwirkung in Plasmen von großem Interesse. Darüber hinaus stellen komplexe Plasmen ideale Modellsysteme für das Studium einer Reihe von Phänomenen in der Festkörperphysik, der Physik von Flüssigkeiten, der Plasmaphysik und der statistischen Physik von Vielteilchensystemen im Allgemeinen dar und bieten die einmalige Gelegenheit, z.B. Kristallisationsvorgänge oder Plasmawellen auf dem mikroskopischen Niveau zu studieren. Allerdings beeinflusst die Schwerkraft die Mikropartikelkomponente stark und führt somit zu einer Beeinträchtigung der Resultate der Experimente auf der Erde.