Magnetohydrodynamic Vortex-Inducing Photobioreactor Experiment (MVIPER)

Das Magnetohydrodynamic Vortex-Inducing Photobioreactor Experiment (MVIPER) ist ein studentisches Projekt, welches von unserer Professur maßgeblich unterstützt wird. Das Projekt wurde von der Europäischen Weltraumorganisation für die Teilnahme an einer Parabelflugkampagne im September 2025 im Rahmen des ESA Academy Experiments Programme 2024/2025 ausgewählt. 

MVIPER zielt darauf ab, bioregenerative Lebenserhaltungssysteme für zukünftige bemannte Langzeit-Weltraummissionen zu entwickeln. Das Projekt untersucht ein neuartiges Konzept für einen Photobioreaktor (PBR) für die Kultivierung von Mikroalgen im Weltraum, bei dem die Leitfähigkeit der Algennährlösung genutzt wird, um einen magnetohydrodynamischen (MHD) Antrieb innerhalb einer kreisförmigen Reaktorgeometrie zu erzeugen. Die treibende Kraft ist die Lorentz-Kraft, die entsteht, wenn die leitfähige Flüssigkeit einem elektrischen und senkrechten Magnetfeld ausgesetzt wird, das die Flüssigkeit antreibt. Durch die induzierte Wirbelbewegung entsteht in der PBR-Kammer ein Wirbel, der eine Phasentrennung ermöglicht, indem die Flüssigkeit nach außen und die Gasblasen nach innen gedrückt werden, wo sich eine stabile Flüssigkeits-Gas-Grenzfläche bildet. Der Vorteil der neuen PBR-Technologie besteht darin, dass keine beweglichen Teile und keine Membranen für die Phasentrennung im Raum benötigt werden, was die Wartungszeit und die mechanische Belastung der Algen verringern kann.

MVIPER zielt darauf ab, das Strömungsverhalten in einem kleinräumigen PBR unter Mikrogravitationsbedingungen während eines Parabelflugs der Novespace A310 Zero-G zu untersuchen. Konkret werden die Winkelgeschwindigkeit, die Strömungseigenschaften und die Blasenbewegungsdynamik eines magnetohydrodynamisch induzierten Wirbels in einer für Algen geeigneten Nährlösung untersucht. Die Ziele lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Wissenschaftliche Ziele:
   1. Demonstration der Beschleunigung einer Nährlösung in einer Mikrogravitationsumgebung unter Verwendung der MHD-Antriebstechnologie.
   2. Demonstration der Phasentrennung in einer Mikrogravitationsumgebung unter Verwendung der MHD-Antriebstechnologie.
   3. Untersuchung der Konstruktionsmerkmale und Validierung von Modellen für die zukünftige Systemmodellierung und -dimensionierung.
       
2. Didaktische Ziele:
   1. Erlernen und Erfahren der Planung, Entwicklung und des Betriebs von Experimenten in der Mikrogravitationswissenschaft.
   2. Weitergabe der erworbenen Kenntnisse und Erfahrungen an aktuelle und zukünftige Studierende der Technischen Universität München und darüber hinaus.