Institutsleiter

Prof. Dr.-Ing.
Stefanos Fasoulas

Stellvertreter

Prof. Dr.-Ing. Sabine Klinkner

Prof. Dr. rer. nat. Alfred Krabbe

Sekretariat
Prof. Fasoulas

Larissa Schunter

Sekretariat
Prof. Klinkner

Annegret Möller

Sekretariat
Prof. Krabbe

Barbara Klett

Administration

Dr. Thomas Wegmann

 


Institut für Raumfahrtsysteme
Pfaffenwaldring 29
70569 Stuttgart

Tel. +49 711 685-69604
Fax +49 711 685-63596

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Arbeitsgruppe Diagnostik hochenthalper Strömungen

 

(S. Löhle)

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(M. Eberhart)

Beim Eintritt von Raumflugkörpern in die Atmosphäre eines Planeten treten Strömungen auf, die durch extreme Temperaturen, Geschwindigkeiten und Drücke gekennzeichnet sind. In Plasmawindkanälen wird versucht, diese Bedingungen im Labor nachzustellen, um beispielsweise Materialien für die Verwendung in Hitzeschutzsystemen der Flugkörper zu testen.

Die Arbeitsgruppe Diagnostik hochenthalper Strömungen nutzt und entwickelt verschiedene Verfahren zur Charakterisierung der Versuchsbedingungen. Dazu gehören optische Methoden (Emissionsspektroskopie, Absorptionsspektroskopie, Laserinduzierte Fluoreszenz) ebenso wie der Einsatz unterschiedlicher Sonden zur Bestimmung von Enthalpie, Wärmestromdichten und Gaszusammensetzung. Neben ihrem Einsatz in den Plasmawindkanälen des Instituts finden die Methoden beispielsweise auch Anwendung in der Verbrennungsdiagnostik, bei der Beobachtung von Flugkörpern beim Wiedereintritt und in der Atmosphärenforschung.

WIR SUCHEN DRINGEND NACHWUCHS FÜR DIE ENTWICKLUNG EINES SENSORSYSTEMS ZUM EINSATZ
AUF HÖHENFORSCHUNGSRAKETEN - ES KANN SOFORT LOSGEHEN - ES MACHT IRRE SPASS!

Mitglieder der Gruppe

Dr.-Ing. Stefan Löhle (Leitung)
Dipl.-Ing. Arne Meindl (Laserinduzierte Fluoreszenz, Polarisationsspektroskopie)
Dipl.-Ing. Martin Eberhart (Lichtfeldanalyse hochenthalper Strömungen)
Dr. Fabian Zander (ISS Break-up, Hochgeschwindigkeitsaufnahmen)
M.Sc. Fabian Hufgard (Inverse Methoden zur Wärmestromdichtemessung)
M.Sc. David Leiser (Emissionsspektroskopie zur Analyse des Re-entry Break-up)

Ehemalige Mitglieder der Gruppe

Dr.-Ing. Christoph Eichhorn (Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung, Leipzig)
Dr.-Ing. Andreas Steinbeck (Airbus Defense and Space, Lampoldshausen)
Dipl.-Ing. Ulf Fuchs (Euro Engineering, Friedrichshafen)
Dr.-Ing. Thomas Marynowski (Airbus Optronics, Oberkochen)
Dipl.-Ing. Hannes Fulge (Airbus Defense and Space, Lampoldshausen)
Dipl.-Ing. Tobias Hermann (University of Oxford, GB)
Dipl.-Ing. Rainer Öfele

 

Publikationen (Auszüge)

Zander, F., Loehle, S., Hermann, T., Fulge, H., "Fabry-Perot Spectroscopy for Kinetic Temperature and Velocity Measurements of a High Enthalpy Air Plasma Flow", Journal of Applied Physics D, Vol. 50, No. 33, 2017

Loehle, S., Zander, F., Hermann, T., Eberhart, M., Meindl, A., Oefele, R., Vaubaillon, J., Colas, F., Vernazza, P., Drouard, A., Gattacceca, J., "Experimental Simulation of Meteorite Ablation during Earth
Entry Using a Plasma Wind Tunnel," Astrophysical Journal, 837, 2017

M. Eberhart, S. Loehle, F. Zander, H. Merbold, A. Murk, and S. Merli, "Electromagnetic Wave Transmission through Lightweight Carbon Phenolic Ablator: Microwave to Infrared Frequencies," in Proc. 46th Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, 2016

T. Hermann, S. Löhle, F. Zander, H. Fulge, and S. Fasoulas, "Characterization of a Re-entry Plasma Wind Tunnel Flow with Vacuum Ultraviolet to Near Infrared Spectroscopy," Journal of Thermophysics and Heat Transfer, vol. 30, iss. 3, pp. 673–688, 2016

P. Jenniskens, J. Albers, M. Koop, M. Odeh, K. Al-Noimy, K. Al-Remeithi, K. Al Hasmi, R. F. Dantowitz, F. Gasdia, S. Loehle, F. Zander, T. Hermann, D. Farnocchia, S. R. Chesley, P. W. Chodas, R. S. Park, J. D. Giorgini, W. J. Gray, D. K. Robertson, and T. Lips, "Airborne Observations of an Asteroid Entry for High Fidelity Modeling: Space Debris Object WT1190F," in Proc. SciTech 2016, 2016

S. Loehle, S. Fasoulas, G. Herdrich, T. Hermann, B. Massuti-Ballester, A. Meindl, A. S. Pagan, and F. Zander, "The Plasma Wind Tunnels at the Institute of Space Systems: Current Status and Challenges," in Proc. 46th Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, 2016

S. Loehle, T. Hermann, F. Zander, and T. Marynowski, "Echelle Spectroscopy for High Enthalpy Flow Diagnostics," in Proc. 46th Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, 2016,

S. Loehle, T. Hermann, and F. Zander, "Experimental Assessment of the Performance of Ablative Heat Shield Materials from Plasma Wind Tunnel Testing," in Proc. 8th ESA Workshop on Thermal Protection Systems and Hot Structures, 2016,

S. Loehle, T. Hermann, and F. Zander, "Experimental Assessment of the Performance of Ablative Heat Shield Materials from Plasma Wind Tunnel Testing," in Proc. 8th European Workshop on Thermal Protection and Hot Strucutres, 2016,

F. Zander, T. Hermann, and S. Loehle, "Plasma Wind Tunnel Flow Analysis with High Speed Imaging," in Proc. 46th AIAA Thermophysics Conference, 2016,

F. Zander and S. Loehle, "Analysis of Air Plasma Flows in Magnetoplasmadynamic Arcjet Testing," in Proc. 46th AIAA Thermophysics Conference, Washington, DC, 2016,
 

  

Neues, Bilder, Ereignisse, Erkenntnisse:

17.10.2017 Messungen bei NASA Ames

Wir dürfen am legendären Plasmawindkanal der NASA in Kalifornien mit unserem FIPS System an den Start. Es gibt eine Messkampagne mit simultanen Messungen von Fabry-Perot-Interferometrie und laser-induzierter Fluoreszenz. Sehr spannend! Und irgendwie müssen 130kg Hardware nach San Francisco...

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10.10.2017 Messungen bei Prof. D. Buttsworth an der USQ

David Leiser ist im Rahmen einer DAAD geförderten Kooperation an der University of Southern Queensland in Toowoomba, Australien und versucht Modelle im Stoßrohr Modelle einer ISS beim Eintritt zu simulieren (s.u.). Assoziationen zu fliegenden Kakteen sind erlaubt...

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12.06.2017 Teilnahme an der Aviation 2017 in Denver, Colorado

Schöne Paper, interessante Konferenz, tolle Dachterrasse!

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Es wurden folgende Beiträge vorgestellt:

M. Eberhart, S. Loehle, "Lightfield Imaging for Plasma Wind Tunnel Application" in Proc. 33rd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Denver, CA, 2016, AIAA 2017-4066

A. Meindl, D. Leiser, S. Loehle, S. Fasoulas, "Two-Photon Induced Polarization Spectroscopy with Atomic Oxygen and Xenon for Plasma Diagnostics" in Proc. 48th AIAA Plasma Dynamics and Laser Conference, Denver, CA, 2016,
AIAA 2017-4157

Zander, F., S. Loehle, "Air Plasma Flow Analysis for Parameterised Magnetoplasmadynamic Arcjet Operation" in Proc. 33rd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Denver, CA, 2016, AIAA 2017-4522

S. Loehle, F. Zander, T. Hermann, M. Eberhart, A. Meindl, R. Oefele, J. Vaubaillon, F. Colas, P. Vernazza, A. Drouard, J. Gattacceca, "Aerothermal Testing of Meteorite Fragments" in Proc. 47th AIAA Thermophysics Conference, Denver, CA, 2016, AIAA 2017-4453

01.06.2017

David Leiser fängt in der Gruppe an. Er wird sich mit dem Aufbrechen großer Strukturen beim Wiedereintritt beschäftigen. Das DLR hat uns hierfür ein großes Projekt in Kooperation mit der Hyperscchalltechnologie Göttingen genehmigt. Herzlich Willkommen!

08.05.2017

Eine sehr erfolgreiche Testwoche mit diversen Meteoritenbruchstücken erbringt sensationelle neue Bilder! Und Spektren! Und Videos! Und und und

Unbenannt

01.05.2017

Wir begrüßen Fabian Hufgard! Er beginnt eine Doktorarbeit zu neuartigen Wärmestromdichtesensoren. Viel Erfolg!

01.01.2017

Martin Eberhart hat im Rahmen einer Post-Doc Position mit der Erforschung der Lichtfeldphotographie zur Diagnose hochenthalper Strömungen begonnen. Wir wünschen viel Erfolg bei diesem spannenden Thema!

Welcome back!

21. - 25.11.2016

7th International Workshop on Radiation of High Temperature Gases

Unsere Arbeitsgruppe richtete den RHTG Workshop 2016 aus. Wir bedanken uns bei allen Teilnehmern für eine interessante und spannende Woche!

Mehr Informationen auf www.irs.uni-stuttgart.de/rhtg/index.html.

 

11.11.2016

Dr.-Ing. Thomas Marynowski

Unser ehemaliger Kollege Thomas Marynowski wurde zum Dr.-Ing. promoviert. Wir jubeln und gratulieren!

 

05.10.2016

Tomographische Spektroskopiemessungen erlauben eine dreidimensionale Rekonstruktion von einem Luftplasma im Plasmawindkanal PWK1. 

 
Bild: Oberflächen gleicher Gesamtstrahlungsintensität des Plasmafreistrahls gemessen in diskreten Abständen vom Generatorausgang mit Belichtungszeiten (a) 0.25 ms, (b) 0.8 ms, (c) 1.6 ms, (d) 10 ms.  

Diese und mehr spannende Erkenntnisse aus den tomographischen Messungen werden verföffentlicht in:

T. Hermann, S. Loehle, S. Fasoulas, and A. Adrianatos, "Tomographic Optical Emission Spectroscopy for Plasma Wind Tunnel Testing," Applied Optics, 2016, under review

 

21.07.2016

Erstmalige Untersuchungen von Meteoritenbruchstücken im Plasmawindkanal

Wir haben ein Meteoritenbruchstück beim Eintritt in die Erdatmosphäre experimentell nachgestellt. Das Steinchen wurde uns vom Observatoire de Paris und dem Laboratoire d'Astrophysique de Marseille zur Verfügung gestellt.

Neben High-Speed-Videos, thermographischen Aufnahmen, wunderbaren Fotos und hochaufgelösten optischen Spektren, ist auch ein schlichtes Video dabei rausgekommen.

Sieht das nicht fantastisch aus?

 
                     (Foto: M. Eberhart)

   

23.06.2016

Beobachtung des Wiedereintritts von CYGNUS OA6

F. Zander und T. Hermann waren an Bord eines business jets zur Beobachtung des Eintritts von CYGNUS OA6.

Siehe auch hier:

http://atv5.seti.org/cygnus/

 

 
                                                                                                   (Foto: P. Jenniskens)

Das Beobachtungsteam in Christchurch, Neuseeland.

 

13. - 17.6.2016

Teilnahme an der AIAA Aviation Conference 2016 in Washington, D.C.

Es wurden folgende Beiträge vorgestellt:

M. Eberhart, S. Loehle, F. Zander, H. Merbold, A. Murk, and S. Merli, "Electromagnetic Wave Transmission through Lightweight Carbon Phenolic Ablator: Microwave to Infrared Frequencies," in Proc. 32nd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Washington, DC, 2016,

T. Hermann, S. Loehle, R. Öfele, S. Fasoulas, and A. Adrianatos, "Tomographic Optical Emission Spectroscopy for Plasma Wind Tunnel Testing," in Proc. 46th AIAA Thermophysics Conference, Washington, DC, 2016,

S. Loehle, "Review of Heat Flux Measurements for High Enthalpy Flows," in Proc. 32nd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Washington, DC, 2016,

S. Loehle, A. Nawaz, G. Herdrich, and S. Fasoulas, "Comparisson of Heat Flux Gages for High Enthalpy Flows - NASA Ames and IRS," in Proc. 32nd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Washington, DC, 2016,

S. Loehle, T. Hermann, F. Zander, and T.  Marynowski, "Echelle Spectroscopy for High Enthalpy Flow Diagnostics," in Proc. 32nd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Washington, DC, 2016,

S. Loehle, S. Fasoulas, G. Herdrich, T. Hermann, B. Massuti-Ballester, A. Meindl, A.S. Pagan, and F. Zander, "The Plasma Wind Tunnels at the Institute of Space Systems: Current Status and Challenges," in Proc. 32nd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Washington, DC, 2016,

A. Meindl, T. Hermann, S. Loehle, and S. Fasoulas, "Assessment of Coherent Laser Diagnostic Techniques for Probing Atomic Oxygen in High-Enthalpy Flows," in Proc. 47th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, Washington, DC, 2016,

F. Zander, T. Hermann, and S. Loehle, "Plasma Wind Tunnel Flow Analysis with High Speed Imaging," in Proc. 46th AIAA Thermophysics Conference, Washington, DC,2016,

F. Zander and S. Loehle, "Analysis of Air Plasma Flows in Magnetoplasmadynamic Arcjet Testing," in Proc. 46th AIAA Thermophysics Conference, Washington, DC, 2016,

Die Artikel sind auf Anfrage erhältlich.

 

13.11.2015

Beobachtung des Wiedereintritts von Objekt WT1190F

Mit einer Vorwarnzeit von nur 6 Wochen gelang es eine internationale Beobachtungsmission zu organisieren und durchzuführen. Die Leitung des Unterfangens hatte P. Jenniskens (SETI Institute) und M. Odeh (International Astronomical Center von Abu Dhabi)

An Bord einer Gulfstream 450 montierten wir unser kleines Echelle Spektrometer, um von den prognostizierten 8 Sekunden Beobachtungszeit auch ein paar mitnehmen zu können.

Unser Pointing war nicht optimal und die Tatsache, dass wir noch nie einen Tageintritt beobachtet haben, hat die ganze Arbeit erschwert. Dennoch haben wir das Objekt kurz in unseren Kameras fangen können.

Es war ein fantastischer Trip mit arabischer Welt, amerikanischer Dekadenz und internationaler Wissenschaft!

Siehe auch hier:

http://blogs.esa.int/rocketscience/2015/10/30/esa-sponsors-wt1190f-observations/

http://www.nature.com/news/researchers-rendezvous-with-falling-space-debris-1.18791

 

 
                                        (Foto: T. Lips, HTG)

Wo ist es jetzt? 
F. Zander, S. Löhle

 
                        (Sony Kamera, P. Jenniskens, SETI)

WT1190F am Himmel 13.11.2015    

  

19.10.2015

Start von O-States 2

Nach einer Schlechtwetterphase, fand am 19.10.2015 um 16:10 lokaler Zeit der zweite Start im Rahmen de O-States Projekts in Kiruna in Nordschweden statt. An Bord waren neue, selbstgefertigte Sauerstoffsensoren. Und es gibt tolle Signale (s.u.)!

Mehr Infos: eberhart@irs.uni-stuttgart.de

 

Start (K. Sjölander)
Rohdaten FIPEX (M. Eberhart)

  

02.10.2015

Start von O-States 1

Am 2.10.2015 um 7:39 lokaler Zeit startet eine Höhenforschungsrakete im Rahmen de O-States Projekts in Kiruna in Nordschweden. An Bord waren für diesen ersten Start atomare Sauerstoffsensoren wie sie auch bei WADIS geflogen sind. Wir sind gespannt, wie sich die Sensoren bei der bis auf 250km Höhe geflogenen Rakete verhalten. Ein weiterer Start ist für Mitte Oktober geplant. Dann werden neue, tintenstrahlgedruckte Sensoren mitfliegen -  Weltpremiere!

Mehr Infos: eberhart@irs.uni-stuttgart.de

 

 
Start (K. Sjölander) Bergung der Rakete (K. Sjölander)  

  

05.03.2015

Start von WADIS-2

Am 5. März um 2:44 Uhr lokaler Zeit ist am Andoya Space Center im Norden Norwegens die Forschungsrakete WADIS-2 gestartet. Es ist der zweite Start der Mission, die das Ziel hat, Wellenausbreitung und Dissipation in der mittleren Atmosphäre zu untersuchen. Es geht dabei um die Frage, welchen Anteil unterschiedliche physikalische Prozesse am Energiebudget der Erdatmosphäre im Höhenbereich von 70-100km haben. Das Institut für Atmosphärenphysik (IAP) in Kühlungborn hat dazu eine Nutzlast mit verschiedenen Experimenten zusammengestellt, zu der als Hauptinstrumente PHLUX und FIPEX gehören, die in der Arbeitsgruppe Diagnostik hochenthalper Strömungen entwickelt wurden. Beide Instrumente messen die Konzentrationen von atomarem Sauerstoff, in dem Sonnenenergie chemisch gespeichert und transportiert wird. PHLUX misst dazu die Temperaturdifferenz zwischen zwei Materialien, auf deren Oberfläche die Rekombination zu molekularem Sauerstoff in unterschiedlichem Maß abläuft. FIPEX verwendet Festköperelektrolytsensoren mit speziell vergoldeten Elektroden. Beide Systeme wurden im Labor kalibriert.

Die Rakete erreichte ein Apogäum von 126 km und wurde nach dem Flug aus dem Meer geborgen. Alle Instrumente, sowohl an Bord als auch am Boden, funktionierten wie geplant und sendeten direkt Daten an die Telemetriestation. Nach einer ersten Auswertung sind die Ergebnisse von PHLUX und FIPEX sehr vielversprechend, so dass sich, nach Anwendung der Kalibrierdaten, Höhenprofile der Teilchendichte von atomarem Sauerstoff errechnen lassen. Das Flugexperiment wurde vor Ort von Martin Eberhart und Arne Meindl durchgeführt.

Mehr Informationen: eberhart@irs.uni-stuttgart.de

 

 
WADIS-2 auf der Startrampe Nutzlast mit den PHLUX- und FIPEX-Sensoren (oben links bzw. rechts)  

 

 Umgebung des Andoya Space Centers
 Fotos: M. Eberhart

22.10.2014

Stefan Löhle erhält den Auftrag mit seinem Team die ESA-Aktivitäten der NASA/ESA-Initiative zur Beobachtung des letzten europäischen Versorgungsraumschiffs ATV-5 zur Internationalen Raumstation ISS zu koordinieren. Der atmosphärische Eintritt von ATV-5 "Georges Lemaitre" wird Ende Februar 2015 über dem Südpazifik stattfinden. Das Raumschiff verglüht beim Eintritt. Die Beobachtung erfolgt vom Flugzeug aus, wobei insgesamt 18 Experimente vorgesehen sind.

Latest news hierzu: http://atv5.seti.org oder loehle@irs.uni-stuttgart.de

1.10.2014

Arne Meindl hat seine Doktorarbeit begonnen. Herzlich Willkommen!

15.09.2014

Hannes Fulge arbeitet für 4 Wochen im Rahmen eines DAAD-Austauschprogramms an der
University of Queensland am Centre for Hypersonic.

20.06.2014

Erkenntnisreiche Teilnahme an der AIAA Aviation Conference 2014

in Atlanta, 16.-20.6.2014

Atlanta2014

                 H. Fulge, F. Zander, A. Brandis (NASA), T. Marynowski, T. Hermann, S. Löhle

Auf der AIAA Aviation wurden fünf Beiträge vorgestellt:

Fulge, H., Löhle, S., Fasoulas, S., Analysis of Wavelength Modulation Spectroscopy for
Water Vapour Measurements in Supersonic Combustion

Hermann, T., Zander, F., Fulge, H., Löhle, S., Fasoulas, S., Experimental Setup forVacuumUltraviolet
Spectroscopy for Earth Re-entry Testing

Marynowski, T., Löhle, S., Zander, F., Meindl, A., Fasoulas, S., Aerothermodynamic Investigation of Inductively
Heated CO2 Plasma Flows for Mars Entry Testing

Löhle, S., Stäbler, T., Reimer, T., Cefalu, A., Photogrammetric Surface Analysis of Ablation
Processes in High Enthalpy Air Plasma Flow

Löhle, S., Hermann, T., Zander, F., Fulge, H., Marynowksi, T., Ablation Radiation Coupling Investigation in Earth
Re-entry Using Plasma Wind Tunnel Experiments

Die Artikel sind auf Anfrage erhältlich.

 

High-Speed Imaging an CO2-Plasmaströmungen

 

    

Fotographie der drei Moden im PWK3 mit einem CO2-Plasma (T. Marynowski, F. Zander).