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MULTIFUNCTIONAL COMPONENTS FOR AGRESSIVE ENVIROMENTS IN SPACE APPLICATIONS

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Von der EU für die EU

Weltraumfahrzeuge sind beim Wiedereintritt in die Atmosphäre extremen Temperaturen und aggressiven Bedingungen ausgesetzt, welche die Oxidation fördern. Neuartige mehrschichtige Schutzsysteme, die auf fortschrittlicher Keramik und Schäumen basieren, könnten die Grundlage des ersten EU-eigenen weltraumkritischen Hitzeschildes bilden.

Industrielle Technologien

Derzeit ist die EU bei den wichtigen thermischen Schutzsystemen (thermal protection system, TPS), bzw. Hitzeschilden, von anderen Ländern abhängig. Die unabhängige Verfügbarkeit kritischer Weltraumtechnologie auszubilden ist eine Säule der EU-Weltraumforschung. Am Boden testeten Wissenschaftler einen neuartigen wiederverwendbaren Hitzeschild auf Basis multifunktionaler Hybridkeramikmaterialien, welche eine hervorragende Isolation und Oxidationsbeständigkeit liefern. Die EU-Finanzierung des Projekts "Multifunctional components for aggressive environments in space applications" (SMARTEES) ermöglichte die Entwicklung eines Mehrschichtenkonzepts mit hochtemperatur- und ultra-hochtemperaturbeständiger Keramik, die über maßgeschneiderte Eigenschaften verfügt. Die äußere Schicht stellt die Oxidationsbeständigkeit beim Wiedereintritt sicher, und die mittlere Schicht weist eine hohe thermische Leitfähigkeit auf, um die Wärme gleichmäßig zu verteilen. Die dritte und innerste Schicht dient zur thermischen Isolation. Die Mehrschicht-Materialien wurden zu einer von dem Team entwickelten Sandwichmaterial-Struktur verbunden. Dieses Sandwich besteht aus zwei Oberschichten aus qualifizierten faserverstärkten Keramikkompositen (CMC - Ceramic Matrix Composites) mit Thermostruktureigenschaften und einem Siliziumcarbid-Schaumkern für eine zusätzliche Wärmedämmung. Diese Systeme wurden dann an Metallstrukturrahmen Titanlegierungen angebracht. Die Technologie wurde in einer Anlage am Boden unter Bedingungen erprobt, welche dem Wiedereintritt entsprechen, und der technologische Reifegrad wurde ermittelt. Die Ergebnisse lieferten wertvolle Einblicke in mögliche Versagensarten und zeigten Ansatzpunkte für dir Leistungsoptimierung auf. Mittels 10 Artikeln in expertengeprüften Fachzeitschriften, zahlreichen Präsentationen auf internationalen Konferenzen und eines wissenschaftlichen Workshops informierten die Forscher die wissenschaftliche Gemeinschaft über ihre EU-gemachte TPS-Technologie. Das Lenken von Aufmerksamkeit und Unterstützung der Öffentlichkeit auf das Projekt war eines der Ziele hinter den zahlreichen Auftritten in den Nachrichten und vielen anderen Medien. Die TPS-Technologie von SMARTEES erhöht Europas Zugang zu weltraumkritischen Technologien, welche die sichere Rückkehr von Trägersystemen der nächsten Generation sowie Astronauten der Internationalen Raumstation ISS gewährleisten sollen. Die Wiederverwendung wertvoller Weltraumtechnologie und -instrumentierung spart der Luft- und Raumfahrtindustrie nicht nur Kosten ein, sondern erhöht auch die öffentliche Zustimmung zu Weltrauminvestitionen.

Schlüsselbegriffe

Wiedereintritt, Weltraum, Raumfahrzeuge, mehrschichtig, Keramik, Schaum, weltraumkritisch, Hitzeschild, thermische Schutzsysteme, Weltraumtechnologie, multifunktionelle Komponenten, Weltraumanwendungen, keramische Faserverbundwerkstoffe

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