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30.05.2007

Miniatur-Gassensoren bald auf dem Weg zur Internationalen Raumstation ISS


Wieder und wieder wurde der Starttermin verschoben - nun soll es endlich losgehen. In einem halben Jahr fliegt die Raumfähre "Atlantis" zur Internationalen Raumstation (ISS); mit an Bord ist dann das europäische Raumlabor "Columbus". Einen kleinen Teil davon bildet auch eine Messapparatur zur Bestimmung von Gaskonzentrationen, die in den letzten Jahren am Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Dresden entwickelt, getestet und in einem umfangreichen Prozess für den Raumflug qualifiziert wurde.

Unter der Leitung von Professor Stefanos Fasoulas haben die Wissenschaftler neuartige, miniaturisierte Gassensoren für ein Experiment auf der ISS entwickelt. Die Mini-Sensoren sind etwa so groß wie Büroklammern. Sie werden hergestellt, indem man hauchdünne Edelmetallschichten im Siebdruckverfahren auf ein Trägermaterial aus Keramik aufbringt.

Ziel des Experiments ist die Messung der Restatmosphäre in großen Höhen bis ca. 450 km über einen Zeitraum von drei Jahren. In diesem Bereich besteht die Atmosphäre hauptsächlich aus atomarem Sauerstoff. Dieser entsteht, wenn molekularer Sauerstoff in unteren Schichten der Atmosphäre Sonnenlicht absorbiert, und lagert sich dann - wegen seiner geringeren Dichte - in den oberen Schichten an. Mit den erwarteten Ergebnissen könnte man die Auswirkungen der Restatmosphäre auf Satelliten im niedrigen Erdorbit besser simulieren, Aussagen über zerstörende Auswirkungen auf ihre Außenhaut treffen und ganz allgemein das Verständnis über die Wechselwirkung der Solarstrahlung mit der Erdatmosphäre erhöhen.

Etwa 10.000 Seiten Dokumentation haben die Institutsmitarbeiter für die Qualifikation der Sensoren erstellt - eine Mammutaufgabe, zumal das Dresdner Experiment nach Mitteilung der europäischen Raumfahrtagentur ESA europaweit das einzige auf einer externen Plattform von "Columbus" ist, das komplett an einer Universität entwickelt, gebaut und qualifiziert wurde. "Am Anfang waren wir sehr stolz darauf - mittlerweile wissen wir, warum andere diesen Weg als viel zu schwierig abgetan haben", lacht Prof. Fasoulas. Jetzt steht ein neuer Starttermin fest: Am 6. Dezember soll die "Atlantis" abheben. Doch zunächst fliegen zwei Mitarbeiter des Dresdner Instituts in den nächsten Wochen in die Vereinigten Staaten. Im Gepäck haben sie neue, "druckfrische" Gassensoren, die sie am Kennedy Space Center in ihr Messgerät einsetzen wollen. Dann heißt es Daumen drücken, dass die Fähre auch tatsächlich termingerecht startet und das Experiment wie geplant durchgeführt werden kann.

Interessant ist, dass durch das relativ kostengünstige Herstellungsverfahren die Mini-Sensoren auch auf der Erde zum Einsatz kommen: Für die Regelung und Überwachung von Feuerungsprozessen, in Brennstoffzellen oder in der Sport- und Notfallmedizin zur Messung der Atemgaskonzentrationen. Basierend auf den Erfahrungen aus dem Bereich der Sensorik brüten die Dresdner Raumfahrtingenieure auch über weitere Entwicklungen in verwandten Disziplinen. So lassen sich mit sehr ähnlichen Materialien und Funktionsweisen wie bei den Sensoren so genannte regenerative Brennstoffzellen aufbauen. Diese wären in der Lage, beispielsweise aus der Kohlendioxid-Atmosphäre des Mars mit Hilfe von Solarenergie Sauerstoff und Kohlenmonoxid zu produzieren und diese Komponenten als Treibstoffe während der Nachtphase, für den Antrieb von mobilen Robotern oder vielleicht sogar für eine Rückkehrmission zur Erde einzusetzen. Da man also mit dem System vor Ort verfügbare Ressourcen nutzen kann, ist es für die verschiedenen geplanten Marsmissionen sehr attraktiv, würde es doch dazu beitragen, die Masse an mitgenommenem Treibstoff und damit die gesamten Missionskosten erheblich zu reduzieren.

Quelle: idw/Technische Universität Dresden




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