Eine Zeitraffer-Sequenz der Selbstreparatur findet statt. Bildnachweis: ESA Zum Vergrößern anklicken
Der Bau von Raumfahrzeugen ist eine schwere Aufgabe. Es handelt sich um Präzisionsarbeiten, die in der luftleeren Umgebung des Weltraums überleben müssen, in der die Temperaturen in wenigen Augenblicken von Hunderten von Grad Celsius auf Hunderte von Grad unter Null schwanken können. Sobald sich ein Raumschiff im Orbit befindet, haben Ingenieure praktisch keine Chance mehr, irgendetwas zu reparieren, das kaputt geht. Aber was wäre, wenn sich ein Raumschiff selbst reparieren könnte?
Dank einer neuen Studie, die vom General Studies Program der ESA finanziert und vom Department of Aerospace Engineering der University of Bristol, UK, durchgeführt wurde, haben die Ingenieure einen Schritt in Richtung dieser erstaunlichen Möglichkeit getan. Sie ließen sich von der Natur inspirieren.
"Wenn wir uns schneiden, müssen wir uns nicht wieder zusammenkleben, sondern haben einen Selbstheilungsmechanismus. Unser Blut härtet aus und bildet eine Schutzversiegelung für die Bildung neuer Haut darunter “, sagt Dr. Christopher Semprimoschnig, Materialwissenschaftler am European Space Technology Research Center (ESTEC) der ESA in den Niederlanden, der die Studie beaufsichtigte.
Er stellte sich solche Schnitte als analog zu dem „Verschleiß“ vor, unter dem Raumfahrzeuge leiden. Extreme Temperaturen können dazu führen, dass sich kleine Risse im Aufbau öffnen, ebenso wie Stöße durch Mikrometeroide - kleine Staubkörner, die sich mit bemerkenswerten Geschwindigkeiten von mehreren Kilometern pro Sekunde fortbewegen. Während der gesamten Lebensdauer einer Mission bilden sich Risse, die das Raumschiff schwächen, bis ein katastrophaler Ausfall unvermeidlich wird.
Die Herausforderung für Semprimoschnig bestand darin, den menschlichen Prozess der Heilung kleiner Risse zu wiederholen, bevor sie sich zu etwas Ernsthafterem öffnen können. Er und das Team von Bristol ersetzten dazu einige Prozent der Fasern, die durch ein harzartiges Verbundmaterial laufen, ähnlich dem, das zur Herstellung von Raumfahrzeugkomponenten verwendet wurde, durch Hohlfasern, die Klebstoffe enthalten. Ironischerweise mussten die Hohlfasern aus einer leicht zerbrechlichen Substanz bestehen, um das Material selbstreparierbar zu machen: Glas. „Wenn Schäden auftreten, müssen die Fasern leicht brechen, sonst können sie die Flüssigkeiten nicht freisetzen, um die Risse zu füllen und die Reparatur durchzuführen“, sagt Semprimoschnig.
Beim Menschen reagiert die Luft chemisch mit dem Blut und härtet es aus. In der luftleeren Umgebung des Weltraums müssen alternative mechanische Adern mit flüssigem Harz und einem speziellen Härter gefüllt werden, die austreten und sich mischen, wenn die Fasern gebrochen werden. Beide müssen flüssig genug sein, um die Risse schnell zu füllen und zu härten, bevor sie verdunsten.
„Wir haben den ersten Schritt getan, aber es dauert noch mindestens ein Jahrzehnt, bis diese Technologie auf ein Raumschiff gelangt“, sagt Semprimoschnig, der glaubt, dass jetzt Tests in größerem Maßstab erforderlich sind.
Das Versprechen eines selbstheilenden Raumfahrzeugs eröffnet die Möglichkeit längerfristiger Missionen. Die Vorteile sind zweifach. Erstens würde eine Verdoppelung der Lebensdauer eines Raumfahrzeugs in der Erdumlaufbahn die Kosten der Mission ungefähr halbieren. Zweitens bedeutet die Verdoppelung der Lebensdauer von Raumfahrzeugen, dass Missionsplaner Missionen zu weit entfernten Zielen im Sonnensystem in Betracht ziehen könnten, die derzeit zu riskant sind.
Kurz gesagt, selbstheilende Raumschiffe versprechen eine neue Ära zuverlässigerer Raumschiffe, was mehr Daten für Wissenschaftler und zuverlässigere Telekommunikationsmöglichkeiten für uns alle bedeutet.
Ursprüngliche Quelle: ESA-Portal
