Covid-19

Göttinger Forscher testen Virenverbreitung in Zügen und Flugzeugen

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Test in Flugzeugkabine: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen benutzt ein Testflugzeug für Experimente.

Übertragen sich Viren über Tröpfchen und Aerosole – möglicherweise auch Corona-Viren – besonders gut in Flugzeugen oder Zügen?

Wie verbreiten sie sich dort? Und welchen Einfluss hat die Belüftung? Mit diesen Fragen beschäftigten sich Wissenschaftler im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Standort Göttingen in Experimenten.

Ausbreitung messen

Die Forscher wollen vor allem die Ausbreitung potenziell virusbelasteter Tröpfchen – im Test sind es physikalische Teilchen – in Zügen und Flugzeugkabinen untersuchen – in Experimenten und in Computer-Simulationen. Als Ausgangspunkt wird ein „erkrankter“ Passagier in einem voll besetzten Bereich angenommen. Die Erkenntnisse sollen laut DLR helfen, die Herausforderungen an die Mobilität in Zeiten der Corona-Krise besser zu verstehen und Lösungen zu finden.

Per Computer simulieren die Forscher den Teil eines Großraumabteils eines Zuges mit sechs Sitzreihen. Für den ‚kranken‘ Passagier wird das Ausatmen oder Husten per Programm berechnet, das auch erfolgreich für die Simulation der Kabinenluftströmung eingesetzt wird.

Ergänzt wird es mit der Zugabe von Aerosolpartikeln, die anschließend zerstäuben und verdampfen. Das Computer-Programm errechnet die Verteilung und Reichweite der Teilchen und stellt sie grafisch dar.

Zuglabor

Zeitgleich stellen die Forscher im generischen Zuglabor Göttingen eine ähnliche Situation in einem Experiment nach.

Test in Zugabteil: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen führt Experimente zur Verbreitung von Viren in Zügen und Flugzeugen aus.

Dabei dienen 24 Dummies mit Sensoren als Passagiere. Ein ‚kranker‘ Dummie stößt aus dem Mundbereich Luft mit beigemischten Tröpfchen aus – und ein Spurengas. Highspeed-Kameras und Gassensoren verfolgen die Verbreitung der Teilchen in der Kabine. Partikel und Konzentration werden an verschiedenen Stellen im Raum erfasst.

Flugzeuge

Untersucht wird die Ausbreitung auch in Flugzeugen. Ein Experiment soll demnächst in einem neuen Flugzeuglabor in Göttingen im Rahmen des EU-Projekts ADVENT starten. „Flugzeugkabinen sind in sich geschlossene Systeme und besitzen bereits eine hohe Luftreinhaltung. Unsere Forschung zur Virenverbreitung in Kabinen soll zum Schutz der Passagiere vor Infektionen beitragen und Antworten auf die Frage finden: wie kann Fliegen auch in Zukunft sicher sein?“, erklärt Prof. Rolf Henke, Vorstand Luftfahrt im DLR.

Strömungsforscher

Die Forschungen laufen im Göttinger DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, auch, weil es in Deutschland führend auf dem Gebiet der Kabinenklimatisierung von Flugzeugen und Zügen ist. Bislang ging es aber nicht um die Ausbreitung von Krankheitserregern, sondern man forschte zum Komfort der Passagiere und zum Energiebedarf der Klimatisierung. „Die dabei entwickelten wissenschaftlichen Werkzeuge können wir jetzt für die Erforschung der Ausbreitung von Viren in Fahrgastkabinen einsetzen“, sagt Institutsleiter Prof. Andreas Dillmann.

Mit ersten Ergebnissen ist laut DLR „in den kommenden Wochen zu rechnen. Die Experimente werden aber teilweise noch Monate andauern.“ Keine Aussage werden sie über die Infektiosität machen können. Alle Erkenntnisse sollen veröffentlicht und Partnern in der Industrie bereitgestellt werden.

VON THOMAS KOPIETZ

Hintergrund: Flugzeugproduzenten testen Luft

Die Luftverkehrsbranche war aufgrund von COVID-19 mit vielen Herausforderungen konfrontiert und bemüht sich derzeit intensiv darum, Wege zu finden, den Luftverkehr wieder sicher zu machen. Denn Flugreisen sind und bleiben durch Corona ein Risiko, wie Bilder von vollbesetzten Flugzeugen auf sozialen Kanälen zeigen.

Unter anderem Airbus und Boeing haben untersucht, wie sich das Virus in der Kabine verbreitet. Ein Teil der Forschung hat sich mit dem Einsatz von UV-Licht zur Desinfizierung zwischen den Flügen befasst. Auch die Metropolitan Transit Authority in New York erprobt diese Methode in ihren U-Bahn-Waggons. Neue Simulationen mit der physikbasierten Simulationstechnologie von Ansys zeigen, wie UV-Licht eingesetzt werden kann, um Flugzeugkabinen zwischen den Flügen zu desinfizieren. 

Eine Herausforderung dabei ist, dass UV-Licht-Desinfektionssysteme nur bei direkter Lichtlinie funktionieren. Damit eine zu entkeimende Oberfläche desinfiziert werden kann, muss sie sich direkt im Sichtbereich der Lichtquelle befinden. Schatten können eine vollständige Desinfizierung der Umgebung beeinträchtigen. Die Ziellichtintensität für das COVID-19-Virus beträgt dabei etwa 600 J/cm2.

Eine Möglichkeit, dies zu gewährleisten, ist der Einsatz von Robotersystemen. Ein weiteres Mittel ist der Einsatz von installierten UV-Lichtleisten. Diese Beleuchtungskörper können einfach und schnell aktiviert werden, erfordern jedoch einen erheblichen Umbau, der letztlich kosten-/zeitintensiv ist, wie das Unternehmen Ansys mitteilt.

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