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Fraunhofer-Allianz Space auf der ILA 2018

Sicher und günstig ins All

Weltraumstrahlung und CubeSats für Forschung und Industrie: Auf der ILA zeigt die Fraunhofer-Allianz Space unter anderem, welchen harschen Bedingungen Raumfahrtelektronik im All ausgesetzt ist und welche Lösungen sie für Kleinsatelliten entwickelt.

Sie ist für das menschliche Auge unsichtbar und doch sehr schädlich: Weltraumstrahlung. Dabei handelt es sich um geladene Teilchen des Sonnenwindes oder um Strahlung, die aus Sonneneruptionen entsteht. Jeder Satellit, jede Sonde, jedes Raumfahrzeug ist ihr im All ausgesetzt. „Vor allem ionisierende, also sehr energiereiche Strahlung beeinflusst die Elektronik“, sagt Prof. Dr. Dr. Michael Lauster. Er leitet das Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT in Euskirchen und ist Sprecher der Fraunhofer-Allianz Space, eines Zusammenschlusses von 15 Instituten.

Bevor Satelliten und andere Raumfahrzeuge ihre Reise ins All antreten, werden sie deshalb auf der Erde auf ihre Strahlungsresistenz getestet und zertifiziert, und zwar beim Fraunhofer INT. Das Institut besitzt unter anderem drei Co-60-Gammabestrahlungsanlagen. „Die Mehrheit der Elektronik, die in Deutschland hergestellt wird, wird bei uns geprüft“, so Lauster. Auf der ILA zeigt das Fraunhofer INT den Nachbau einer solchen Strahlungsquelle und erklärt, wie die Tests ablaufen. Bereits bestrahlte Proben veranschaulichen, wie Strahlung verschiedene Materialien verändert. Die Lösung, um Raumfahrtkomponenten strahlungssicher zu machen, ist dabei eigentlich relativ einfach: „Viel Metall zur Abschirmung oder Redundanz, geht aber stets zu Lasten des Gewichts“, sagt Lauster.

Mit einem Schutzaspekt anderer Art beschäftigt sich das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik (Ernst-Mach-Institut, EMI) in Freiburg: dem Schutz von Raumfahrtsystemen gegen Einschläge von Weltraumschrott und Meteoriden. Neben Einschlagsversuchen mit Leichtgaskanonen und der Untersuchung der dabei auftretenden physikalischen und mechanischen Prozesse arbeitet das EMI beispielsweise auch an Softwarelösungen, die Satelliten vor Schäden schützen. „Das geht soweit, dass sich der Satellit automatisch so dreht, dass er möglichst wenig beschädigt wird, sollte sich ein Einschlag nicht vermeiden lassen“, sagt Lauster.

Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik macht ERNST

Damit künftige Satelliten am Ende ihrer Lebensdauer nicht selbst zu gefährlichem Weltraumschrott werden, gibt es bereits heute verschiedene De-Orbiting-Mechanismen. Einer davon, nämlich ein aufblasbares Segel, wird auch im Kleinsatellit ERNST (Experimental Spacecraft based on Nanosatellite Technology) angewendet. Der vom EMI entwickelte CubeSat soll zur Demonstration neuer und günstiger Technologien dienen, die auch die Entwicklungszeit reduzieren. ERNST wird mit einer Infrarotkamera zur Erdbeobachtung ausgestattet, die wiederum auf einer 3D-gedruckten Metallhalterung montiert ist.

ERNST soll 2021 starten, Auftraggeber ist das Verteidigungsministerium. Solche Kleinsatelliten haben zwar eine eingeschränkte Nutzlast – ERNST ist ungefähr so groß wie eine halbe Kiste Bier – dafür könnten künftig mehrere zu einer größeren Konstellation zusammengeschaltet werden. So wäre nach Einschätzung von Lauster auch eine kommerzielle Nutzung von CubeSats möglich. Heute werden sie vor allem für die Forschung eingesetzt. Auf der ILA wird die Fraunhofer-Allianz Space ein Modell des Kleinsatelliten zeigen.

„Wir hoffen, neue Ideen ins konservative Raumfahrtgeschäft einbringen zu können“, sagt Lauster. Auch wenn in Europa, anders als in den USA, bislang keine Internet-Milliardäre zur kommerziellen Raumfahrt beitragen, sieht Lauster Chancen: „Wir haben hervorragend ausgebildete Leute und eine starke wissenschaftliche Basis. Es wäre eine staatliche Aufgabe, dafür zu sorgen, dass Firmen in der Raumfahrt privatwirtschaftliche Gewinne erzielen können.“

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