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Miller-Urey Experiment

 
     
 

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Otto Koudelka

 
     
 

Institut für Kommunikationsnetze und Satellitenkommunikation, TU Graz, Austria

 
     
 

Der Ursprung des Lebens auf der Erde und die Möglichkeit der Existenz von Leben außerhalb der Erde gehören zu den wesentlichen Fragen in der modernen Wissenschaft. Vor mehr als 50 Jahren wurden die Ergebnisse eines Bahn brechenden Experiments veröffentlicht. Chemische Verbindungen, die unerlässliche Bausteine des Lebens sind, konnten unter den angenommenen Bedingungen auf der frühen Erde hergestellt wurden. In diesem Versuch gelang es Prof. Stanley Miller und Prof. Harold C. Urey 1953 an der University of Chicago, Aminosäuren aus einfachen Gasen wie Ammoniak, Methan, Wasserstoff sowie Wasser zu bilden, indem er das Gasgemisch Blitzentladungen aussetzte. Es besteht nun die Möglichkeit, dass organische Verbindungen und andere Moleküle wie Wasser durch Einschläge von Kometen und Meteoriten "��von auß�en"�� zur Erde transportiert wurden. Dass solche Moleküle außerhalb der Erde existieren, wird durch astronomische Beobachtungen und die Analyse von Meteoriten bewiesen. Um jedoch herauszufinden, wo diese Moleküle auß�erhalb der Erde gebildet werden können, müssen Experimente unter Weltraumbedingungen durchgeführt werden.

Eine mögliche Umgebung ist die so genannte "Staubscheibe", aus der sich die Planeten zu Beginn unseres Sonnensystems geformt hatten. In den kälteren äußeren Schichten dieser Scheibe kann angenommen werden, dass die Staubteilchen mit einer dünnen Eisschicht bedeckt waren. Die Gase in dieser Umgebung entsprachen auch der ursprünglichen Annahme des Miller-Urey Experiments. Führt man nun Energie in Form von elektrischen Entladungen zu, die zwischen den Staubteilchen auftreten können, besteht die Möglichkeit, dass sich in den Eismänteln organische Moleküle bilden.

Um dies zu untersuchen, wird die ESA ein Experiment auf der Internationalen Raumstation ISS durchführen, das diese Bedingungen nachbildet. Das Experiment wird von Joanneum Research in Graz als Hauptauftragnehmer sowie der TU Graz und der belgischen Weltraumfirma Qinetiq Space (vormals Verhaert Space) als Subkontraktoren entwickelt. Es wird mit einem unbemannten Transportraumschiff (PROGRESS oder ATV) zur Raumstation gebracht werden. Das Experiment besteht aus sechs mit Peltierelementen gekühlten Edelstahlbehältern, die zwei unterschiedliche Gasmischungen (Mischung 1: Wasserstoff, Methan, Ammoniak; Mischung 2: Kohlendioxid, Kohlenmonxid, Stickstoff) und sowie Staubteilchen (Siliziumoxid) enthalten, die mit einem Eismantel überzogen sind. Mit Hilfe einer Hochspannungsquelle werden die Blitzentladungen simuliert, durch welche die Staubteilchen über einen Zeitraum von mehreren Tagen durchschweben sollen. Ein Piezo-Schüttelsystem verhindert, dass sich Eis- und Staubpartikel an den Edelstahlwänden der Gasbehälter anlegen. Die Experimentelektronik umfasst die Hochspannungseinheiten und einen Ü�berwachungs- und Steuerungscomputer mit Schnittstellen zur ISS-Telemetrie.

Ca. 200 Stunden an Experimentzeit sind an Bord der ISS vorgesehen. Nach dem Flug unter Schwerelosigkeitsbedingungen werden die Gasbehälter wieder zur Erde zurück gebracht und chemisch analysiert werden. Als Transportraumschiff stehen SOJUS oder Space-X Dragon zur Verfügung. Zur Vorbereitung auf dieses Weltraum-Experiment wurden im Jahre 2004 Parabelflüge an Bord eines speziellen Airbus A300 der französischen Weltraumagentur CNES von Bordeaux aus erfolgreich durchgeführt. Sie führten zu wichtigen Erkenntnissen und Optimierungen des Experimentaufbaus. Pro Parabel können für fast eine halbe Minute Schwerelosigkeitsbedingungen erreicht werden. Im Oktober 2007 und Mai 2008 wurde das weiter entwickelte Testmodell im Fallturm bei ZARM in Bremen getestet, was zu einer weiteren Verbesserung des Experiments führte. Der Flug zur ISS ist für 2011 geplant.

Das Projekt wird mit Unterstützung der Agentur für Luft- und Raumfahrt (ALR/FFG) im Rahmen eines ESA-Auftrages realisiert.

 
  Koudelka
Engineering Modell des Miller-Urey Experiments für die ISS