Schutz vor Weltraumstrahlung
Als Folge des Trends in der Weltraumtechnik hin zur Kostensenkung wurde die Auswahl kommerzieller, gebrauchsfertiger Elektronik für Satelliten allgemein üblich. Die ionisierenden Partikel in der rauen Weltraumumgebung würden die nicht für den Weltraum geeignete Elektronik jedoch schädigen und die Hauptfunktionen des Satelliten möglicherweise beeinträchtigen. Stattet man elektronische Geräte mit einem ausreichenden Schutz aus, würde eine Gehäusestruktur die Strahlung schwächen. Da es hohe Kosten verursacht, einen Satelliten in die Erdumlaufbahn zu schießen, sollte die Masse der elektronischen Gehäusestrukturen so gering wie möglich gehalten werden. Vor diesem Hintergrund schlugen die Forscher des Projekts "Radiation shielding of composite space enclosures" (SIDER) vor, leichte Verbundwerkstoffe zu verwenden. Wie bereits bei anderen Luftfahrtanwendungen gezeigt, bergen Verbundwerkstoffe ein großes Einsparpotenzial in Bezug auf die Masse. Zudem sind ihre physikalischen Eigenschaften äußerst anpassbar. Das SIDER-Projekt untersuchte zwei Unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen. Das erste verwendet nano-leitfähiges Material und das zweite bringt eine Wolframfolie (mit hoher Dichte) in einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. Mithilfe von Computersimulationen entwickelte und optimierte das Team eine Elektronikgehäusestruktur als Teil eines Satelliten. Es wurden zwei verschiedene Umlaufbahnen / Missionen berücksichtigt - ein geostationärer und ein erdnaher Orbit. Eine Masseeinsparung von 18 % wurde letztlich über herkömmliche Aluminiumpanele erreicht. Darüber hinaus ermöglicht die von SIDER-Forschern entwickelte Abschirmlösung eine wesentliche Massereduktion, während sie die strukturelle Integrität für die Beschleunigungsbelastung sicherstellt und einen ausreichenden Strahlungsschutz bietet. Die Gültigkeit der theoretischen Modelle wurde mithilfe von Strahlungsprüfungen und physikalischen Simulationen der Interaktion zwischen der Weltraumstrahlung und den Elektronikgehäusen bewertet. Die Experimentaldaten stimmten grundsätzlich mit den Simulationsergebnissen überein und zeigten eine verbesserte Leistung der neuen Verbundwerkstoffe im Vergleich zu Aluminium. Die SIDER-Verbundwerkstoffe mit verbesserter Abschirmleistung werden hoffentlich einen großen Einfluss auf die Wettbewerbsfähigkeit der EU-Verbundwerkstoffhersteller und auf die Weltraumindustrie in der EU haben. Eine Minderung des Nutzlastgewichts reduziert die Treibstoffkosten und somit die Betriebskosten drastisch, was wiederum die Fähigkeit, den Weltraum weiter zu erforschen, verbessert. Die Verbundwerkstoffe sollten auch die Entwicklung neuer Lösungen für verschiedene Märkte, darunter Energie und Gesundheit, ermöglichen.
Schlüsselbegriffe
Weltraumstrahlung, Strahlungsschutz, Abschirmung, Weltraumtechnik, Elektronik, Satelliten, ionisierende Partikel, Weltraumgehäuse, Verbundwerkstoffe, Luftfahrt, nano-leitfähiges Material, Kohlenstofffaser, Aluminium, Nutzlastgewicht
