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15.05.2014, 11:06 Uhr | 1 |

ILA in Berlin Fraunhofer bringt der Raumsonde Bepi-Colombo das Sehen bei

Eine Software simuliert Satelliten-Kollisionen mit Weltraumschrott, ein Laser macht Metalle zu perfekten Wärmeabstrahlern, eine neue Raumsonde soll den Merkur erkunden: Mit diesen Exponaten macht die Fraunhofer-Allianz Space auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung ILA in Berlin auf sich aufmerksam. 

Der Satellit Giove-A im Erdorbit
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Der Satellit Giove-A im Erdorbit. Die Software Pirat der Fraunhofer-Allianz soll berechnen, welchen Schaden einzelne Komponenten der Satelliten durch Kollisionen mit Weltraumschrott davontragen. 

Foto: DLR

Diese Zahl bringt doch hoffentlich kein Unglück: 13 Fraunhofer-Institute haben sich zur Fraunhofer-Allianz Space zusammengetan, um die Potentiale der einzelnen Institute noch besser ausschöpfen zu können. Auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung (ILA) in Berlin wollen die vernetzten Wissenschaftler vom 20. bis zum 25. Mai ihre aktuellen Projekte vorstellen. „Der Messestand ist der erste gemeinsame Auftritt unserer Allianz Space, die im Februar 2014 startete“, erklärt Thomas Loosen von der Geschäftsstelle der Allianz.

Software Pirat simuliert Bedrohung durch Kollisionen im All

Auf der ILA in Berlin zeigen die Wissenschaftler erstmals eine Software, die Crashs von Weltraumschrott mit Satelliten simuliert. Entwickelt haben diese Software Forscher am Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut (EMI) in Freiburg. Die Software errechnet, welche Bedrohung durch Teilchen im Erdorbit lauern und wie verwundbar einzelne Bauteile der Satelliten durch Einschläge sind. Denn für Satelliten wird es zunehmend gefährlicher im Orbit, weil dort oben immer mehr Müll herumschwirrt. Auch wenige Millimeter große Teilchen können beim Aufprall die Wucht einer explodierenden Handgranate entfalten.

Bisher ließ sich kaum vorhersagen, wie wahrscheinlich es ist, dass bestimmte Komponenten nach einem Zusammenstoß nicht mehr funktionieren. „Mit unserer Software Pirat können wir die Ausfallwahrscheinlichkeit der einzelnen Bauteile erstmalig realistisch vorhersagen und die Wirkung entsprechender Schutzmaßnahmen überprüfen“, bestätigt Scott Kempf, Projektleiter am EMI. Das Programm soll in Kürze auf den Markt kommen. Auf der Messe können es Besucher bereits testen und die Wirkung der Einschläge kleinster Partikel auf Satellitenkomponenten beobachten.

Wärmestrahler: Laserbeschuss lässt selbstorganisierte Struktur entstehen

Dem Gewichts- und Platzproblem im Orbit haben sich Forscher vom Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI) in Berlin gewidmet. So müssen elektronische Komponenten wie Computerprozessoren kontinuierlich gekühlt werden. Das geschieht über Kühlbleche. Doch diese nehmen eine Menge kostbaren Platzes weg und erhöhen zudem das Satellitengewicht.

Mit einer neuen Technologie haben es die Forscher am HHI geschafft, dass diese Kühlbleche künftig rund 20 Prozent kleiner werden. „Wir bestrahlen eine Metalloberfläche mit einem Laserstrahl“, erklärt Stefan Kontermann vom HHI. „Dabei entsteht eine selbstorganisierte Struktur, die dazu führt, dass die Oberfläche die Wärme besser abgeben kann.“ Die Technologie kann bei fast allen Metallen und Halbleitern eingesetzt werden. Den Effekt wollen die Forscher auf der Messe mit Hilfe einer Wärmebildkamera verdeutlichen.

Raumsonde Bepi-Colombo soll Merkur erkunden

Gleich zwei der 13 Fraunhofer-Institute aus der Allianz Space widmen sich dem Projekt Bepi-Colombo, einer Kooperation zwischen der europäischen Weltraumorganisation ESA und der japanischen Raumfahrtbehörde Jaxa. Bepi-Colombo ist eine Raumsonde, die nach aktuellem Planungsstand im Juli 2016 die Reise zum sonnennächsten Planeten Merkur antreten soll. Die Sonde hat ihren Namen nach dem Spitznamen des 1984 verstorbenen italienischen Mathematikers Giuseppe Colombo erhalten, der sich um die Merkurerkundung besonders verdient gemacht hat.

Bepi-Colombo soll Magnetfeld, geologische Zusammensetzung und Geschichte des Merkurs untersuchen. Aus diesen Informationen wollen die Forscher Rückschlüsse ziehen, wie sich der Planet entwickelt hat und wie unser Sonnensystem entstanden ist.

Die Missionsdauer nach dem Erreichen der Merkurumlaufbahn ist auf ein Jahr veranschlagt, mit der Möglichkeit der Verlängerung um ein weiteres Jahr. Vollgetankt wiegt Bepi-Colombo beim Start mit allen Messinstrumenten etwa 4400 Kilogramm.

Die optischen Komponenten des Teleskops und des Spektrometers für Bepi-Colombo haben Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena entwickelt und gefertigt. Unterstützt wurden sie dabei von der Firma Kayser-Threde in München und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin.

Spitzentemperaturen auf Merkur liegen bei 300 Grad Celsius

Bepi-Colombo wird mit insgesamt elf wissenschaftlichen Messinstrumenten bestückt werden. Nach einem mehr als sechs Jahre langen Flug müssen die Sonden an ihrem Ziel sehr starke Temperaturschwankungen überstehen. Die Spitzentemperaturen liegen bei mehr als 300 Grad Celsius. Dabei wird nicht nur die direkte Sonneneinstrahlung den Sonden zusetzen, sondern auch die bis zu 470 Grad Celsius heiße Infrarotstrahlung des Merkurs.

Kühllamellen aus Titan, die auch auf der ILA in Berlin zu sehen sind, sollen die wertvolle Fracht vor dieser brüllenden Hitze schützen. Forscher am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) in Braunschweig haben die Lamellen dazu mit einer dünnen Kupferschicht überzogen, um die Leitfähigkeit zu erhöhen.

In der Fraunhofer-Allianz Space mischen unter anderem das renommierte Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik, das Heinrich-Hertz-Institut, das Institut für Integrierte Schaltungen, das Institut für Lasertechnik, das Institut für Offene Kommunikationssysteme, das Institut für Solare Energiesystem und das Ernst-Mach-Institut mit.

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Von Detlef Stoller
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kommentare
17.05.2014, 14:42 Uhr Progetti
Als Temperatur- Puffer könnten Latent- Wärme Speicher mit noch nicht geschmolzenen Kristallen in Thermosgefässen als letzte Kühlreserve dienen, um kritische Hitzeperioden zu überstehen.

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