Untersuchungen zum Einschlag von Himmelskörpern

Impaktkraterbildung ist ein fundamentaler geologischer Prozess. Am EMI werden die physikalischen Prozesse, die beim Einschlag von Himmelskörpern auftreten, mit experimentellen Methoden untersucht. In den experimentellen Untersuchungen werden mithilfe zweistufiger Leichtgasbeschleuniger Projektile auf bis zu acht Kilometer pro Sekunde beschleunigt, um sie auf Proben von Gesteinsmaterialien einschlagen zu lassen. Der Impakt, die Kraterbildung sowie der Auswurf des Targetmaterials laufen im Laborversuch, der gegenüber dem planetaren Maßstab stark skaliert ist, innerhalb von Mikrosekunden bzw. Millisekunden ab und können nur mit spezieller Hochgeschwindigkeitsdiagnostik experimentell untersucht werden. So werden beispielsweise Hochgeschwindigkeitskameras sowie spezielle Sensoren eingesetzt, um den Auswurfprozess sowie durch den Impakt angeregte Druckamplituden im Zielmaterial zu charakterisieren.

Dabei soll der Einschlag einer Masse mit hoher Geschwindigkeit zu einer Änderung der Flugbahn des abzulenkenden Objektes führen. Das entgegen der Einschlagsrichtung ausge­worfene Material liefert einen zusätzlichen Impulsübertrag auf das Target. Das Bild unten zeigt den experimentellen Aufbau, bei dem das Target in ein ballistisches Pendel fixiert wird, wobei die Auslenkung des Pendels berührungsfrei mit einem Laservibrometer gemessen wird.

Die Beschleunigeranlagen am EMI in Verbindung mit spezieller Hochgeschwindigkeits­diagnostik, numerischen Simulationen und Materialcharakterisierungen über einen weiten Dehnratenbereich führen zu neuen wissenschaftlichen Einblicken in den hochdynamischen und komplexen Prozess der Impaktkraterbildung. Dabei werden die experimentellen und numerischen Methoden permanent weiterentwickelt und in der Grundlagenforschung eingesetzt. Darüber hinaus stehen sie für etwaige industrielle Anwendungen zur Verfügung.