Nachgefragt...

Leben auf dem Mond? Das klingt heute vielleicht noch etwas unrealistisch, die Urbanisierung des Mondes ist aber eines der Zukunftsthemen in der Raumfahrt. Begrenzte Ressourcen auf dem Mond, das Fehlen fossiler Energieträger sowie extreme Bedingungen wie sehr hohe bzw. niedrige Temperaturen oder ein veränderter Tag-/ Nachtrhythmus erfordern neue Ideen zur Energieversorgung sowie zur Produktion dazu notwendiger Komponenten und Bauteile.

Um die Antwort gleich vorwegzunehmen: Nein, falls es nicht beschichtet ist. Jeder Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts (-273,15°C) emittiert elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge λ mit seiner absoluten Temperatur T in Kelvin (K) durch das Wiensche Verschiebungsgesetz (nach seinem Entdecker Wilhelm Wien (1864 – 1928)) verknüpft ist. Die Evolution schenkte uns Augen, mit deren Hilfe wir einen winzigen Ausschnitt aus dem elektromagnetischen Spektrum, nämlich Wellenlängen zwischen etwa 400 nm und 750 nm, sehen können. Langwelligere Strahlung empfinden wir als Wärme, kurzwelligere Strahlung bräunt unsere Haut und schädigt sie, wenn solche Strahlung im Übermaß genossen wird. Bei der Wärmestrahlung haben wir zwischen dem Nahen (NIR, λ = 780 … 3.000 nm), dem Mittleren (MIR, λ = 3.000 … 50.000 nm) und dem Fernen (FIR, λ = 50.000 … 1.000.000 nm) Infrarot zu unterscheiden.

Der Werkstoff Glas fasziniert durch eine Reihe von herausragenden Eigenschaften. Die wichtigste ist seine hohe Transparenz im gesamten sichtbaren Spektrum, sie ermöglicht einen farbneutralen Blick in die Außenwelt. Lassen Sie uns aber auch einen Blick auf die weniger angenehmen Eigenschaften des Glases werfen. Eine Glasscheibe reflektiert etwa 8,3 Prozent des einfallenden Lichts und wirkt somit (vor allem vor dunklem Hintergrund) wie ein schwacher Spiegel. Im täglichen Leben mögen diese Reflexe kaum stören, bei hochwertigen optischen Komponenten sind sie allerdings nicht tolerierbar.

Den siebzigsten Geburtstag der Fraunhofer-Gesellschaft in diesem Jahr nahm ich zum Anlass, mich etwas näher mit dem Quantensprung zu beschäftigen. Schließlich sind die berühmten Fraunhofer-Linien direkte Folgen von Quantensprüngen. Unser Namenspatron Joseph von Fraunhofer entdeckte um 1814 etwa 570 zu dieser Zeit geheimnisvolle schwarze Linien im Emissionsspektrum der Sonne, die er akribisch katalogisierte, deren Zustandekommen er allerdings nicht erklären konnte, was ohne die moderne Physik des 20. Jahrhunderts auch nicht möglich war. Zerlegt man das Sonnenlicht beispielsweise durch ein hochauflösendes optisches Gitter in seine Spektralfarben, so »fehlen an den Positionen der Fraunhofer-Linien die entsprechenden Farben«.

Mit Teil 3 der Nachgefragt-Serie »Wie entsteht Vakuum« endet der Ausflug in die Grundlagen der Vakuumtechnik mit Herrn Professor Bräuer und fasst u. a. noch einmal die wichtigsten Pumpentypen mit ihrem Einsatzbereich zusammen.

»Wind ist Luft, die es eilig hat.« In der Erdatmosphäre fließen Luftströme von Hochdruckgebieten zu Niederdruckgebieten, wir erleben sie als Winde, Stürme oder Orkane. Die Corioliskraft formt sie zu Wirbeln.

Eigentlich ist es trivial: Um Gase aus einem Behälter, also aus einem vorgegebenen Volumen zu entfernen, müssen wir pumpen, wie wir das auch von Flüssigkeiten her kennen. Allerdings gibt es wesentliche Unterschiede zwischen dem Pumpen von Flüssigkeiten und dem Pumpen von Gasen. Flüssigkeiten sind inkompressibel, d.h. ändern ihr Volumen bei konstanter Temperatur auch dann nicht, wenn höchste Drücke angewendet werden. Bekannterweise beruht die hydraulische Kraftübertragung auf dieser Inkompressibiliät.

Bei Leybold-Heraeus, seinerzeit einer der Marktführer im Vakuumanlagenbau, lernte ich den doppeldeutigen Spruch: »Wir haben das Vakuum im Kopf!« Mit dem Vakuum haben sich bereits die Griechen um 500 v. Chr. beschäftigt. Der Physiker definiert heute das Vakuum im strengen Sinne als einen Raum, der weder Materie noch Strahlung oder Kraftfelder enthält. Um das Vakuum technisch nutzbar zu machen, z. B. für die Deposition hochwertiger Dünnschichten, benötigen wir auf jeden Fall Materie sowie elektrische und magnetische Felder, unter Umständen auch Strahlung. Wir nutzen stark verdünnte Gase, um Niederdruckplasmen zu betreiben, die wiederum als Energielieferant für die Schichtabscheidung dienen.