Der Flugtrick der Pusteblume

Vom Wind getragen kann der Samen des Löwenzahns mit seiner haarigen Federkrone etliche Meter zurücklegen. Die Aerodynamik der Pusteblumenschirme unterscheidet sich aber grundlegend von konventionellen Fallschirmen. Die Details entschlüsselten Forscher nun im Windkanal und berichten auf der 70. Jahrestagung der American Physical Society über ihre Ergebnisse. Die Analysen könnten für die Entwicklung winziger autonomer Flugroboter eine wichtige Rolle spielen.

Gemeinsam mit seinen Kollegen untersuchte Cathal Cummins von der University of Edinburgh in Schottland, wie sich die Luft rund um den filigran strukturierten Flugschirm der Löwenzahnsamen bewegt. In einem Windkanal machte das Team dazu mit Rauchschwaden die Luftströmungen sichtbar und zeichnete sie mit Kameras und Laserdetektoren auf. Auf diese Weise entdeckten die Forscher, dass sich während des Flugs ringförmige Luftwirbel ausbilden. Diese rotierenden Wirbelschleppen entstehen, weil die Luft nicht nur um den fedrigen Schirm herumströmt, sondern auch durch diesen hindurch.

Die Experimente zeigen, dass gerade der poröse Aufbau des Schirms – die Lücken zwischen den Schirmhärchen machen 90 Prozent der gesamten Struktur aus – für die verblüffende Stabilität des Samenflugs verantwortlich ist. Zugleich bremsen die Flugschirme den Fall effizient ab. Flugversuche mit winzigen künstlichen Fallschirmen bestätigen den großen Einfluss der Porosität: Ohne Löcher geraten die Flugobjekte schnell in Turbulenzen und trudeln unkontrolliert. Mit Löchern stabilisiert sich der Flug dagegen deutlich und auch der Bremseffekt während des Absinkens zur Erde ist größer.

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