Elektromagnetische Impulse mit besonders niedrigen Frequenzen

Lapp unterstützt weltweite Blitzforschung mit Leitungen für Niederfrequenz-Datenübertragung

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Die U.I. Lapp GmbH liefert robuste und gut abgeschirmte Kabel an Wissenschaftler zweier Hochschulen im polnischen Krakau. Diese suchen mit dem World ELF Radiolocation Array Antworten auf offene Fragen im Bereich der Gewitterforschung. Denn Gewitterblitze gehören zu den faszinierendsten, aber noch weitgehend unerforschten Naturphänomenen.

Bernd Müller, freier Journalist, im Auftrag der U.I. Lapp GmbH, Stuttgart

Inhaltsverzeichnis

1. Datenerfassung zu Forschungszwecken
2. Signale mit großer Reichweite
3. Ausfallsicher durch robuste Verbindungslösungen
4. Zusätzliche Anforderungen für Leitungen im Freien
5. Funktionalität elektromagnetischer Wellen

Wenn sich ein Gewitterblitz entlädt, entstehen elektromagnetische Impulse mit besonders niedrigen Frequenzen unter 30 Hz, die sogenannten ELF-Pulse (Extremely Low Frequencies). Die außergewöhnlichen Eigenschaften dieser Pulse messen und analysieren Wissenschaftler in Krakau und gewinnen daraus Erkenntnisse für ihre Forschungsprojekte. Verbindungslösungen von Lapp spielen dabei eine wesentliche Rolle.

Datenerfassung zu Forschungszwecken

Das World ELF Radiolocation Array, kurz WERA, dient ausschließlich zivilen Zwecken. Federführend bei dem inzwischen seit 15 Jahren laufenden Forschungsprojekt sind Wissenschaftler am Astronomischen Observatorium der Jagiellonen Universität und an der Fakultät für Elektronik der AGH Universität für Wissenschaft und Technologie in Krakau. Ihre Erkenntnisse unterstützen auch andere Wissenschaftler, die etwa den Einfluss von Sonneneruptionen sowie der Röntgenstrahlung aus dem All untersuchen. Und auch an der Erforschung elektromagnetischer Störungen an den Gravitationswellen-Detektoren LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) in den USA sowie Virgo auf dem Gelände des Europäischen Gravitationswellen-Observatoriums (EGO) ist das WERA beteiligt. Mit ihrer Hilfe konnten die Wissenschaftler, die mit LIGO und Virgo arbeiten, unlängst die Existenz von Gravitationswellen nachweisen.

Signale mit großer Reichweite

ELF-Wellen haben, bedingt durch ihre sehr großen Wellenlängen, eine immense Reichweite. Ein Signal mit 7,8 Hz hat beispielsweise eine Wellenlänge, die in etwa dem Erdumfang entspricht. Bei ihrer Ausbreitung hilft eine Art Tunneleffekt: Die Ionosphäre, eine Schicht der Atmosphäre mit elektrisch geladenen Partikeln, bildet die eine Tunnelwand, die Oberfläche der Erde die andere.

Diese große Reichweite der ELF-Pulse ist für die Arbeit der polnischen Wissenschaftler entscheidend. Durch sie können die Forscher nicht nur die Signale von Gewitterblitzen weltweit empfangen, sie sind zum Beispiel auch in der Lage, sogenannte Sprites zu studieren. Dabei handelt es sich um Blitze, die aus einer Wolke nach oben schlagen. Diese Sprites erreichen Höhen von bis zu 100 km über der Erdoberfläche. Damit die gewonnenen Daten wirklich aussagekräftig sind, müssen die Wissenschaftler zudem möglichst genau lokalisieren, wo der jeweilige ELF-Puls herkommt. Deshalb arbeiten sie mit drei weltweit verteilten Messstationen: in den polnischen Bieszczady-Bergen, im US-Bundesstaat Colorado sowie im argentinischen Rio Gallegos. Um zu verhindern, dass Fremdsignale die empfindlichen Antennen stören, befinden sich alle drei Stationen in dünn besiedelten Gebieten, fernab von technischen Einrichtungen.

Ausfallsicher durch robuste Verbindungslösungen

Die Messstationen müssen möglichst autonom und ausfallsicher arbeiten, da Reparaturen aufwendig und teuer wären. Die polnischen Wissenschaftler legen deshalb hohe Maßstäbe an die Qualität und Zuverlässigkeit ihrer technischen Komponenten an. Leitungen von Lapp erfüllen diese Anforderungen: So ist zum Beispiel das Empfangsmodul der Station in Argentinien mit Unitronic-LiYCY- und Unitronic-LiFYCY-(TP)-Leitungen verkabelt. Beide Leitungen eignen sich besonders für die Niederfrequenz-Datenübertragung in Anlagen, die wenig Platz bieten. Aufgrund der besonders feindrahtigen Litzen und der Paarverseilung (TP-Variante) sind die Kabel sehr dünn und biegsam. Bei fester Verlegung erlaubt die Unitronic LiFYCY (TP) außerdem einen engen Biegeradius vom lediglich Vierfachen ihres Außendurchmessers. Sie hält darüber hinaus Temperaturen von bis zu -40 °C problemlos stand, verfügt über eine gute Abschirmung und ihre Paarverseilung wirkt dem Übersprechen von Signalen zwischen den Stromkreisen entgegen.

Auch die Steuerleitung Ölflex Robust 215C, die Lapp für das WERA geliefert hat, ist sehr gut abgeschirmt und besonders robust. Eine solche Leitung verbindet die Elektronik und die Antennen in der argentinischen Station. Sie ist witterungs-, ozon- sowie UV-beständig und eignet sich bei fester Verlegung für einen großen Temperaturbereich von -50 °C bis +80 °C. Darüber hinaus ist die Ölflex Robust 215C beständig gegen viele Stoffe wie Öl, Fett, Wachs, Ammoniakverbindungen, Biogas oder Warm- und Kaltwasser.

Zusätzliche Anforderungen für Leitungen im Freien

Wenn Leitungen im Freien verlegt werden, bringt dies oft auch noch zusätzliche Anforderungen mit sich. Die Stelle, an der das Kabel in ein Gehäuse eingeführt wird, muss zum Beispiel absolut dicht sein. Außerdem sollte eine solche Leitung zugentlastet werden. Beim World ELF Radiolocation Array kommt für die Außenverlegung deshalb die Skintop MS-M Kabelverschraubung von Lapp zum Einsatz. Sie ist nach IP69 zugelassen und sie kann bei Minusgraden von bis zu -40 °C eingesetzt werden. Der doppelte Lamellenkorb stellt dabei sicher, dass Leitungen bis 98 mm Durchmesser fest und sicher im Verbindungselement sitzen. ik

Die ELF-Signale bewegen sich durch diesen Tunnel und können so die Erde sogar mehrfach umrunden. Überdies können sich ELF-Signale bis zu 300 m unter Wasser ausbreiten. Signale mit höheren Frequenzen durchdringen Wasser kaum oder gar nicht.

Funktionalität elektromagnetischer Wellen

Die Funktionalität elektromagnetischer Wellen ist vielen uns vom analogen Radio her bekannt. So senden zahlreiche Radiosender rund um den Globus ihr Programm im Frequenzband zwischen 87,5 und 108 MHz, der Ultrakurzwelle (UKW). Bis vor wenigen Jahren waren auch Radio-Übertragungsbänder mit niedrigeren Frequenzen – Kurzwelle, Mittelwelle und Langwelle – zwischen 30 und 300 kHz für die Übertragung von Radiosendungen durchaus noch üblich. Die sogenannten Very, Ultra, Super und Extremely Low Frequencies (ELF) befinden sich unterhalb dieser Frequenzbänder.

Und genau diese ELF-Impulse nutzen die Forscher in Krakau mit dem World ELF Radiolocation Array für die Erforschung von Gewitterblitzen. Mit eigens dafür ausgelegten Antennen empfangen sie die kurzen Signale, um damit das atmosphärische Geschehen rund um Blitze weltweit zu beobachten.

Weitere Informationen zu Lapp-Leitungen für die Niederfrequenz-Datenübertragung:
hier.pro/oXXqm

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Kontakt:
U.I. Lapp GmbH
Schulze-Delitzsch-Straße 25
70565 Stuttgart
Telefon: +49 711 78 38 – 01
Telefax: +49 711 78 38 – 26 40
E-Mail: info@lappkabel.de
www.lappkabel.de



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