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Sensoren aus der Raumfahrt auch zur Nutzung auf der Erde geeignet

Wissenschaftler der Europäischen Weltraumbehörde ESA haben neue Anwendungen für keramische Miniaturgassensoren entwickelt, und zwar nicht nur für den Einsatz im Weltraum. Diese Sensoren messen normalerweise den Sauerstoffgehalt in Raumfahrzeugen. Ein Team von Raumfahrtexperten...

Wissenschaftler der Europäischen Weltraumbehörde ESA haben neue Anwendungen für keramische Miniaturgassensoren entwickelt, und zwar nicht nur für den Einsatz im Weltraum. Diese Sensoren messen normalerweise den Sauerstoffgehalt in Raumfahrzeugen. Ein Team von Raumfahrtexperten konnte jedoch zeigen, dass die kleinen Sensoren auch zur verbesserten Steuerung von Verbrennungsanlagen nutzbar sind, und um Atemgasanalysatoren sowie die Sicherheit bei der Produktion von Brennstoffzellen zu verbessern. Das Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart begann vor 15 Jahren mit der Entwicklung von Gassensoren auf keramischer Basis. Sie dienten der Messung der Sauerstoffverteilung in Plasmawindtunneln, in denen Hitzeschutzmaterialien für Raumfahrzeuge unter Extrembedingungen getestet wurden, erklärten die Wissenschaftler. "Die damals verfügbaren Sensoren waren nicht für Raumfahrtsysteme geeignet, da sie zu groß, zu schwer und zu verbrauchsintensiv waren", sagte Rainer Baumann, Forscher an der Technischen Universität (TU) Dresden, der an dem Projekt zur Herstellung des kleinen Sensors teilnahm. "Demzufolge mussten wir einen neuen Typ Miniatursensor entwickeln, der die Bedingungen beim Wiedereintritt von Raumfahrzeugen in die Erdatmosphäre messen kann. Der Sensor musste sehr klein sein und sich für Sauerstoffmessungen in großen Höhen und während des Wiedereintritts eignen." Obwohl diese Gassensortechnologie ursprünglich nur in der Raumfahrt verwendet wurde, stellten Wissenschaftler des Technologietransferprogramms der ESA (TTPO) zusammen mit dessen Partner MST, der das Technologietransfer-Netzwerk der ESA verwaltet, in einer Präsentationsreihe Beispiele für andere Anwendungen dieser Technologie vor. Das Konzept motivierte IRS-Wissenschaftler, die Sensoren für den Bereich der modernen Gasanalyse zur Anwendung auf der Erde und in der Raumfahrt weiterzuentwickeln. Rainer Baumann erklärte, dass "sich dieser Miniaturgassensor vielerorts auch auf der Erde einsetzen lässt. Die Reaktionsfähigkeit des Sensors ist sehr hoch und daher ausgezeichnet zur Messung von Umgebungsbedingungen auf der Erde geeignet." Der Forscher betonte auch die praktische Anwendung bei Atemanalysen. "Mit diesem Sensor können wir gleichzeitig Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt sowie Volumenströme messen und die Ergebnisse unmittelbar ablesen", sagte er und fügte hinzu, "dass herkömmliche Systeme dies keinesfalls bieten können." Die Miniatursensoren können auch zur Kontrolle von Abgasen in Haushalts- und Industrieverbrennungsanlagen eingesetzt werden. "Der Sensor funktioniert gut mit Verbrennungsgasen und kann zur Optimierung von Brennern in Industrieanlagen und Wohnhäusern genutzt werden", sagte der TU-Forscher. "Mit dem System lassen sich umweltschädliche Abgase und, durch die Optimierung der Einstellung des Heizungssystems, der Brennstoffverbrauch um 10% bis 15% reduzieren." Vom Aspekt der Sicherheit her kann der Sensor Wasserstofflecks in Industrieanlagen aufspüren, auch in solchen, in denen Brennstoffzellen produziert werden. "Technology Transfer ist keine Einbahnstraße", erklärte Frank M. Salzgeber, Direktor des TTPO. "Auch die Raumfahrt sucht ständig nach neuen Verfahrenstechniken." Im Zuge einer weiteren Anwendungsentwicklung erklärten die Fachexperten, dass die Miniatursensoren auch für Gasmessungen außerhalb der Internationalen Raumstation ISS eingesetzt werden, insbesondere in einer Einheit mit dem Namen "Flux (Phi) Probe Experiment - Time resolved Measurement of Atomic Oxygen".

Länder

Deutschland

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