Der Flugtrick der Pusteblume

Edinburgh (Großbritannien)/Denver (USA) - Mit seiner haarigen Federkrone – auch Pappus genannt – kann der Samen des Löwenzahns dutzende Meter zurücklegen. Vom Wind getragen, unterscheidet sich die Aerodynamik der Pusteblumenschirme aber grundlegend von konventionellen Fallschirmen. Die Details entschlüsselten nun britische Forscher im Windkanal und berichten über ihre Ergebnisse auf der 70. Jahrestagung der American Physical Society in Denver. Ihre Analysen könnten für die Entwicklung winziger, autonomer Flugroboter eine wichtige Rolle spielen.

„Das Flugvermögen der Löwenzahnsamen wird von einer Art „Nachbar-Effekt“ der einzelnen Härchen unterstützt“, sagt Cathal Cummins von der University of Edinburgh. Gemeinsam mit seinen Kollegen untersuchte er im Windkanal, wie die Luft rundum den filigran strukturierten Flugschirm strömte. Dabei erkannten sie, dass gerade der poröse Aufbau des Schirms – Lücken zwischen den Schirmhärchen dominieren zu 90 Prozent die Struktur – verantwortlich für die verblüffende Stabilität des Samenflugs war. Zugleich konnten die Flugschirme ihren Fall effizient abbremsen.

Die Lüftströmungen machten die Forscher mit Rauchschwaden im Windkanal sichtbar und zeichneten sie mit Kameras und Laserdetektoren auf. Dabei entdeckten sie, dass sich während des treibenden Flugs ringförmige Luftwirbel ausbildeten. Diese rotierenden Wirbelschleppen konnten entstehen, weil die Luft nicht nur um den fedrigen Schirm herum, sondern auch durch diesen hindurch strömte. Weitere Experimente mit winzigen künstlichen Fallschirmen bestätigten den großen Einfluss der Porösität: Ohne Löcher gerieten die Flugobjekte schnell in Turbulenzen und trudelten unkontrolliert. Mit Löchern dagegen stabiliserte sich der Flug deutlich und zeigte während des Absinkens zur Erde sogar einen größeren Bremseffekt als ohne Löcher.

Mit dieser Studie konnten Cummins und Kollegen nicht nur die verblüffende Aerodynamik der Löwenzahnsamen detaillierter erklären. Ihre Erkenntnisse könnten auch die Entwicklung von winzigen Flugrobotern, die in vielen Labors weltweit konzipiert und gestestet werden, weiter vorantreiben. Bestückt mit Sensoren sollen solche Flugobjekte etwa bei der Untersuchung von Umweltbedingungen oder für Erkundungszwecke eingesetzt werden.