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Versachlichung der Mobilitäts-Debatte: Den Viren in Bahn und Flieger auf der Spur

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Flugzeuge und Züge sind die Grundlage der modernen Massenmobilität. Gleichzeitig stehen sie im Verdacht, die Ausbreitung des Corona-Virus zu begünstigen. Doch wie verbreiten sich Viren-Partikel in Fahrgastkabinen tatsächlich? Die Erkenntnisse sollen helfen, die Herausforderungen an die Mobilität in Zeiten der Corona-Krise besser zu verstehen und Lösungsansätze zu liefern.

Forschungsflugzeug Do 728: Mit Dummies untersuchen Wissenschaftler die Ausbreitung von Tröpfchen in Zugabteilen und Flugzeugkabinen.
Forschungsflugzeug Do 728: Mit Dummies untersuchen Wissenschaftler die Ausbreitung von Tröpfchen in Zugabteilen und Flugzeugkabinen.
(Bild: DLR)

Forscher untersuchen die Ausbreitung potentiell virusbeladener Tröpfchen in Zügen und Flugzeugen – sowohl experimentell als auch in Computer-Simulationen. Als Ausgangspunkt wird ein „erkrankter“ Passagier in einem voll besetzten Bereich angenommen. Die Forscher betrachten dabeu, wie weit sich ausgeatmete Partikel verteilen.

Wie wird untersucht?

In einem Computer simulieren die Forscher einen Abschnitt eines Großraumabteils eines Zuges mit sechs Sitzreihen. Für den „kranken“ Passagier wird das Ausatmen oder Husten mit einem Programm berechnet, das bereits seit langem erfolgreich für die Simulation der Kabinenluftströmung eingesetzt wird. Ergänzt wird es mit der Zugabe von Aerosolpartikeln, welche anschließend zerstäuben und verdampfen.

Der Zerstäubungsprozess beim Husten kann dabei anschaulich mit dem Prozess der Kraftstoffeinspritzung im Motor verglichen werden: starke Scherkräfte verursachen das Zerfallen der Tröpfchen. Die dabei benutzten Parameter wie das ausgeatmete Lungenvolumen (etwa 1 bis 1,5 Liter) oder die Größen der Tröpfchen, welche kleiner als 1 Mikrometer bis einige 100 Mikrometer groß sind, sind aus Studien der US-Bundesluftfahrtbehörde FAA übernommen. Das Computer-Programm errechnet die Verteilung und Reichweite der Teilchen und stellt sie grafisch dar.

Zeitgleich stellen die Forscher im generischen Zuglabor Göttingen eine ähnliche Situation in einem Experiment nach. Hierbei 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 deren Konzentration werden an verschiedenen Stellen im Raum erfasst.

Prof. Karsten Lemmer, Vorstand für Energie und Verkehr im DLR, erläutert: „Unsere Studie zur Mobilität in Corona-Zeiten hat ergeben, dass viele Menschen sich in öffentlichen Verkehrsmitteln unwohler fühlen als früher. Dieses Verhalten dämpft die Verkehrswende, die den öffentlichen Nahverkehr stärken will. Mit unserer Forschung zur Verbreitung von Viren in Fahrgastkabinen leisten wir einen Beitrag, Sachlichkeit in diese Debatte zu bringen.“

Das generische Zuglabor in Göttingen.
Das generische Zuglabor in Göttingen.
(Bild: DLR)

Analog zu den Computer-Simulationen für Züge finden solche für Flugzeuge statt. Ein entsprechendes Experiment soll demnächst in einem neuen Flugzeuglabor in Göttingen im Rahmen des EU-Projekts ADVENT starten. Prof. Rolf Henke, Vorstand Luftfahrt im DLR: „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?“

Was wird nicht betrachtet

Die Göttinger Forscher untersuchen lediglich die Verbreitung von physikalischen Teilchen, die Viren-belasteten Tröpfchen entsprechen. Über die Infektiosität dieser Tröpfchen können sie keine Aussage treffen. Ebenso wenig wird aktuell von den Göttinger Forschern die Wirkung von Luftfiltern betrachtet, wie sie zum Beispiel in Flugzeugen zum Einsatz kommen. Diese Thematik wird unter anderem im DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln erforscht.

Ausblick

Mit ersten Ergebnissen der vor kurzem gestarteten Forschungen ist in den kommenden Wochen zu rechnen. Die Experimente werden aber teilweise noch Monate andauern. Alle Erkenntnisse sollen veröffentlicht und den Partnern in der Industrie zur Verfügung gestellt werden.

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