Stell dir vor, du versuchst, den Wind zu fotografieren. Das ist ähnlich wie das, was NASA-Ingenieure kürzlich untersucht haben: wie sich Luft um Flugzeuge, Raketen und andere Luft- und Raumfahrzeuge bewegt. Luft ist unsichtbar, aber unser Verständnis dafür, wie sie strömt, ist entscheidend für den Bau besserer, sichererer Flugzeuge.

80 Jahre lang verwendeten Forscher eine Technik namens „fokussierte Schlieren-Bildgebung“. Man kann es sich wie ein spezielles Kamerasystem vorstellen, indem es winzige Veränderungen in ihrer Dichte erkennt. Es ist derselbe Effekt, der es ermöglicht, an einem sonnigen Tag Hitzewellen von heißem Asphalt aufsteigen zu sehen – nur viel präziser.

Self-Aligned Focusing Schlieren System (SAFS) stellt einen echten Wendepunkt dar. Es handelt sich um ein kompaktes, kostengünstiges und einfach zu bedienendes Visualisierungstool, das weniger komplex ist als herkömmliche Fokussier-Schlieren-Systeme.

„Was diesen Durchbruch überzeugend macht, ist der Welleneffekt“, sagte der NASA-Forscher Brett Bathel, der zusammen mit dem Ingenieurkollegen Joshua Weisberger am Langley Research Center der Behörde in Hampton, Virginia, das SAFS erfunden hatte. „Wenn Forscher Luftbewegungen auf eine Weise sehen und verstehen können, die zuvor schwer zu erreichen war, führt das zu besseren Flugzeugdesigns und sichereren Flügen für alle.“

Der Umstieg von älteren Systemen auf SAFS in Windkanälen und anderen spezialisierten Forschungsumgebungen ermöglicht es Luft- und Raumfahrtingenieuren, Hochgeschwindigkeits-Strömungsvisualisierungsdaten effizienter zu sammeln, mit weniger Ausfallzeiten und geringeren Kosten. Für die Luftfahrtindustrie öffnet es Türen zu neuen Entdeckungen und revolutioniert potenziell die Art und Weise, wie wir alles von Verkehrsflugzeugen bis zu Raumfahrzeugen entwerfen.

Mit SAFS in ihrem Instrumentarium ist die NASA zudem besser positioniert, um ihre Missionsziele in Bezug auf Effizienz und Sicherheit in Luft- und Raumfahrt zu erreichen. Forscher nutzen SAFS, um die Strömungstrennung im High Lift Common Research Model zu erfassen, einem Werkzeug zur Verbesserung der Genauigkeit der Start- und Landeleistung neuer Flugzeuge. Und es hilft ihnen, Schockzellstrukturen – Diamantformen, die sich in Auspuffwolken bilden – für das Modell des Space Launch Systems zu untersuchen.

Die NASA-Technologie wird bereits weltweit eingesetzt und von über 50 Institutionen in mehr als acht Ländern übernommen, von Notre Dame bis zur University of Liverpool. Unternehmen lizenzieren weiterhin die Technologie, und kommerzielle Versionen kommen auf den Markt.

Der Einfluss war so erheblich, dass die Forscher der NASA mehrere Auszeichnungen erhielten. R&D World verlieh SAFS einen Platz bei den R&D 100 Awards 2025, ausgewählt von einem Gremium globaler Experten.

Die NASA ernannte die SAFS außerdem 2025 zur NASA Government Invention of the Year, der höchsten Auszeichnung, die die Behörde bahnbrechenden Technologien verleiht.

Das ältere, fokussierte Schlieren-Bildgebungssystem erforderte von Forschern Zugang zu beiden Seiten dessen, dessen, was sie testeten. Sie mussten auf jeder Seite separate Gitter aus Lichtquellen einrichten und sie perfekt aufeinander ausrichten. Es ist so, als würde man zwei Fenstergitter auf gegenüberliegenden Seiten eines Raumes so aufstellen, dass ihre Muster exakt übereinstimmen.

Die Einrichtung eines dieser Systeme könnte Wochen mühsamer Anpassungen dauern, und wenn jemand versehentlich das System anstößt oder eine Anpassung vornehmen muss? Fang von vorne an.

Hier kommt das SAFS-System ins Spiel. Im Jahr 2020 stellten NASA-Forscher eine entscheidende Frage: Was würde passieren, wenn sie all diese Komplexität durch die Nutzung der Eigenschaften des Lichts selbst eliminieren könnten?

Die Lösung? Lichtpolarisation. Deine polarisierte Sonnenbrille funktioniert, indem sie das Licht in bestimmte Richtungen filtert. Das SAFS-System macht etwas Ähnliches und nutzt Lichtpolarisation, um denselben Effekt wie das ältere, umständliche Dual-Grid-System zu erzeugen. Das SAFS-System erfordert nur Zugriff auf eine Seite des Objekts, das du testest. Und anstatt zwei separate Gitter zu benötigen, die perfekt ausgerichtet sein müssen, wird nur ein Gitter verwendet, das doppelt funktioniert.

Was früher Wochen zur Einrichtung gebraucht hat, dauert jetzt nur wenige Minuten. Musst du Anpassungen vornehmen? Kein Problem. Das SAFS-System kann die Empfindlichkeit anpassen, sein Sichtfeld verändern oder den Fokus während des Betriebs anpassen. Das System ist kompakt und immun gegen Vibrationen.

Manchmal entstehen revolutionäre Fortschritte nicht durch zusätzliche Komplexität, sondern durch das Finden neuer kreativer Lösungen für uralte Probleme. Das SAFS ist der Beweis dafür, dass es immer Raum für Innovationen gibt.

Quelle: https://www.nasa.gov/aeronautics/award-winning-nasa-camera-revolutionizes-how-we-see-the-invisible/