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Raumschiffe mit verdammten Froststrahlen!

Jeder Superschurke braucht eine Waffe, die seinen Feinden Angst einjagen kann. Für Felonius Gru (Steve Carrell) aus Despicable Me ist diese Waffe ein Gefrierstrahl. Wir sehen es zum ersten Mal in „Ich – Einfach unverbesserlich“, als Gru ein kleines Café betritt und dort eine lange Schlange vorfindet. Er friert die Gäste ein, um die Warteschlange zu umgehen.

Heimtückisch!

Der Ursprung des Gefrierstrahls wird in Minions (jetzt auf Peacock gestreamt!) deutlich, als ein junger Dr. Nefario ihn einem Publikum auf der Villain-Con vorführt. Gefrierstrahlen mögen für fiktive Superschurken Standard sein, im wirklichen Leben sind sie uns jedoch bisher entgangen. Bis jetzt! Das geht aus einem kürzlich in der Fachzeitschrift ACS Nano veröffentlichten Artikel hervor.

Die Forscher planen nicht, mit ihrem Gefrierstrahl die Weltherrschaft zu übernehmen oder die Schlange vor den Cafés zu umgehen (wenn ja, haben sie es niemandem erzählt). Stattdessen wollen sie es in Luft- und Raumfahrzeugen in großen Höhen zur Kühlung ihrer Elektronik einsetzen.

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Auf der Erde erzeugt Elektronik viel Wärme, aber die Atmosphäre strahlt Wärme ziemlich gut ab. Im Weltraum gibt es keine Atmosphäre, die Wärme ableiten könnte, daher staut sich diese, bis etwas schief geht, es sei denn, ein Bordkühlsystem kann sie von empfindlicher Elektronik ableiten. Flugzeuge in großen Höhen haben ähnliche Einschränkungen in der oberen Atmosphäre, wo die Luft zu dünn ist, um Wärme effektiv abzuleiten.

Heutzutage verwenden Raumfahrzeuge häufig Kühlplatten, um Wärme aufzunehmen und in den Weltraum abzustrahlen, aber das vorgeschlagene Freeze-Ray-Instrument könnte mit laserähnlicher Präzision eingesetzt werden und bei Bedarf auf heiße Stellen abzielen. Entgegen der Intuition beruht der von Patrick E. Hopkins vom Department of Mechanical and Aerospace Engineering der University of Virginia und Co-Autoren vorgeschlagene Gefrierstrahl auf heißem Plasma, um eine Zieloberfläche zu kühlen.

Bildnachweis: Sierra Nevada Corporation

„Mit der Air Force und der Space Force befinden Sie sich im Weltraum, einem Vakuum, oder in der oberen Atmosphäre, wo es nur sehr wenig Luft gibt, die abkühlen kann. Was also passiert, ist, dass Ihre Elektronik immer heißer und heißer und heißer wird. Und man kann keine Ladung Kühlmittel mit an Bord nehmen, weil das das Gewicht erhöht und die Effizienz sinkt“, sagte Hopkins in einer Erklärung.

Das plasmabetriebene Kühlgerät nutzt laut Hopkins et al. „ultraschnelle und nanoskalige Energietransduktions- und Wärmeübertragungsmechanismen“. Plasma entsteht, wenn Gas mit Energie versorgt wird. Einer der häufigsten Orte, an denen man es sieht, sind Neonlichter. Wenn dem in der Röhre eingeschlossenen Gas Energie zugeführt wird, entsteht Plasma und leuchtet je nach Gas im Inneren in unterschiedlichen Farben. Es passiert auch im Inneren von Sternen.

Das Einbringen von heißem Plasma in die Innenfläche eines Raumfahrzeugs klingt vielleicht nicht nach einer effektiven Möglichkeit, es abzukühlen (es überraschte auch die Forscher), aber etwas Seltsames passiert, wenn Plasma zum ersten Mal auf eine Oberfläche trifft. In Experimenten schickten Forscher Heliumplasma durch eine hohle Keramiknadel auf ein mit Gold umhülltes Ziel. Das ist wichtig, weil Gold inert ist und man ein Ätzen der Oberfläche vermeiden wollte, das die Messungen verfälschen würde.

Sie maßen die Temperatur der Oberfläche genau in dem Moment, in dem das Plasma aufschlug. Sie beobachteten zwar eine Erwärmung des Plasmas, jedoch erst nach einem anfänglichen Temperaturabfall. Weitere Untersuchungen ergaben, dass das Plasma, bevor es auf die Oberfläche seines Ziels trifft, zunächst eine ultradünne Schicht aus Kohlenstoff- und Wasseratomen abstreift. Die Verdunstung dieser Schicht verursachte eine Abkühlung, ähnlich wie verdunstender Schweiß Ihren Körper kühlt.

Sie konnten die Temperatur des Ziels für einige Momente um einige Grad senken. Das könnte gerade ausreichen, um Flugzeuge oder Raumfahrzeuge in großer Höhe kühl genug für den Betrieb zu halten. Während sich die Technologie noch in der Entwicklung befindet, gefiel sie der Air Force so gut, dass sie über einen Zeitraum von drei Jahren 750.000 US-Dollar an Fördermitteln bereitstellte.

Zukünftige Generationen von Raumfahrzeugen könnten mit winzigen internen Gefrierstrahlen ausgestattet sein, um es ihnen angenehm und bequem zu machen. Hoffentlich widerstehen wir dem Drang, diese Technologie als Waffe einzusetzen. Wenn Sie einen Freeze-Ray haben, können Sie einfach darum bitten, in der Schlange zu stehen, das ist cool.

„Catch Despicable Me“, erhältlich bei Universal Pictures und Minions, jetzt im Stream auf Peacock!