Plasmakristallexperiment PK-4

PK-4^GI Parabelflugeinheit

Die AG Plasma- und Raumfahrtphysik verfügt über ein Egineering Model (EM) von PK-4, das zum Einsatz unter Schwerelosigkeit auf Parabelflügen umgebaut wurde. Hier können Komponenten ausgetauscht werden, im Gegensatz zum Flugmodell auf der ISS.

PK-4^GI in a nutshell:

• DC plasma (max. 3kV, ±3 mA) in L=35cm, d=3cm glass tube
• Electric field in main plasma (pos. column): E ~ 2 V/cm
   ➔ Optimal to study particle flows (fluid phase)
• Gases: Argon, Neon @ 0.1 - 10 mbar (1 - 100 Pa)
• Micro-particle sizes: 1.3 µm, 3.4 µm, 6.8 µm (Melamine-Formaldehyde)
• Illumination: laser sheet (max. 100 mW, 532 nm), 24 mm high, 90 µm (focal position)
• CCD camera resolution: 1600x1200 @ 35 fps, 14.5 µm/pixel
• CMOS camera resolution: 2048x2048 @ 60 fps, 11.4 µm/pixel
• Particle manipulation by:
  • Gas flow (max. 10 sccm),
  • 2 RF coils (max. 5 W @ 81 MHz),
  • EM electrode (3kV),
  • 20 W IR laser (Optical Manipulation),
  • heating wire for thermal manipulation,
  • fast switching of HV polarity (3 Hz - 5 kHz)
• Effects of particle manipulation: Stop, reverse, constrict flow (nozzle); shear flows, cloud collisions, etc.
• Dimensions of parabolic flight racks:
  • Rack 1 (experiment): 1.2 x 1.1 x 0.8 m³, weight: 168 kg
  • 
Rack 2 (computers): 0.9 x 1.1 x 0.85 m³, weight: 109 kg
• Ion density ~10¹⁰ cm^-3, gas & ion temperature: room, electrons: few eV.

PK-4 SRM1

Seit 2022 befindet sich das Science Reference Model (SRM) Nr. 1 im Rahmen einer Kooperation mit der THM am I. Physikalischen Institut. Das SRM ist identisch mit dem Flugmodell auf der ISS und wird zur Vorbereitung von Experimenten dort eingesetzt. Ein weiteres SRM (2) befindet sich in Moskau, ein weiteres Modell im Kontrollzentrum CADMOS, Toulouse, wo die Experimente im Columbus-Modul der ISS überwacht werden.