Gleiten wie auf Flocken

Züge könnten künftig auf Gänsedaunen schweben oder einem ähnlich porösen Material. Der Grund: Gleitet ein Zug von 25 Tonnen Gewicht mit 30 Kilometern pro Stunde über geschichtete Daunen, presst er die Luft zwischen den Federn heraus. Der Luftdruck ist dabei für den Bruchteil einer Sekunde so groß, dass er den Zug trägt. Diese Idee kam dem New Yorker Biologen und Mechaniker Shelly Weinbaum, als er eigentlich nach einer Antwort auf eine ganz andere Frage suchte, der Frage, wie Blut durch die feinsten Adern rollt.

" Das Problem stellt sich seit 300 Jahren: Warum gibt es nur so eine geringe Reibung in den Kapillaren? Das wollte ich eigentlich herausfinden."

Auf der Suche nach einer Antwort stieß der Forscher des City College of New York auf die Theorie eines Kollegen. Der hatte beobachtet, dass eine Kohlehydratschicht auf der Innenwand der Kapillaren die roten Blutkörperchen offenbar besser gleiten lässt. Die Moleküle dieser Schicht sind dabei so kreuz und quer über der Ader-Innenwand verstreut, dass sie eine dünne, poröse Wand bilden - wie ein Schwamm. Diese Wand ist so fein, dass Forscher bis jetzt nicht ausprobieren konnten, warum diese Schicht die Blutkörperchen besser gleiten lässt.

" Weil niemand bis jetzt die Drücke in dieser dünnen Schicht messen konnte. Es ist nahezu unmöglich den Druck im Blutkreislauf zu messen. "

Dann jedoch kam Shelly Weinbaum auf eine Idee: Eine ganz ähnliche feinporige Matrix wie in den Äderchen bildet sich auch an anderer Stelle in der Natur: in frisch gefallenem Schnee. Und über diesen gleiten - Skifahrer. Beide Prozesse könnten prinzipiell ähnlich sein, vermutete der Wissenschaftler.
" Nun ja, die Vermutung, dass es zwischen einer Blutzelle und einem Skiläufer eine dynamische Ähnlichkeit geben könnte, klingt zugegebenermaßen absurd; die beiden sind einfach zu unterschiedlich groß. Aber es war einfach Intuition; als ich einmal diese Matrix erkannte, formte sich in meinem Geist dieses Bild: Es sieht aus wie ein Skiläufer."

Der Wissenschaftler vermutete, dass ein Skifahrer leichter über die Fläche gleitet, weil er die Luft zwischen den Flocken blitzschnell herauspresst.

Die Luft wird in alle Richtungen verdrängt -- und dabei auch nach oben gegen die Skier gedrückt. Die Frage war jetzt: Reicht der Druck aus, um für den Bruchteil einer Sekunde einen 70 oder 80 Kilogramm schweren Menschen zu tragen? Druckexperimente mit Schnee zeigten: Es geht - wenn der Skifahrer schnell genug ist.

Was Shelly Weinbaum allerdings überraschte, war die Kraft, die dabei entsteht: Sie war sehr viel größer, als nach den gängigen Formeln vermutet.

" Das Erstaunliche war, das die Kräfte, die wir erzeugten, 10.000 Mal größer waren als berechnet - weil die Luft nicht frei entweichen konnte."

Der Grund: Im Schnee wird die Luft in alle Richtungen gepresst, nur ein Teil drückt gegen den Ski. In einer Ader dagegen kann die Flüssigkeit nicht entweichen. Das brachte den Forscher auf die Idee, eine völlig neue Schiene zu konstruieren. Sie sieht aus wie ein breites, kantiges U. Zwischen die Wände müsste ein sehr flauschige Struktur mit viel Luft - wie etwa Daunenfedern. Der Zug hätte keine Räder mehr sondern eine große Kufe wie ein Schlitten; gerade so breit wie die flauschige Füllung. Dann kann die Luft nicht nach links oder rechts entweichen; und fährt der Zug erst schnell genug, bildet sich unter ihm ein Luftkissen - auf dem der Zug fast ohne Widerstand und ganz ohne zusätzlichen Stromverbrauch gleitet.

" Das ist durchaus machbar. Wir werden bald Unterstützung von der National Science Foundation bekommen, um einen kleinen Prototypen zu bauen. Und wir hoffen, dass wir die Schwierigkeiten einer solchen Technik erkennen und lösen können. Das ist also gar nicht so weit her geholt. "