Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Metallisierte CFK-Wabenstruktur.
Raumfahrt: Die Zukunft der Erde liegt in den Sternen
Die aktive Erforschung des Weltraums dient neben dem Studium der fundamentalen Gesetze der Physik auch realen Anwendungen wie der Untersuchung von Lebensmöglichkeiten auf fernen Planeten. Im »Moon Village« der European Space Agency (ESA) sollen Menschen für einen längeren Zeitraum wohnen und forschen. Fast alle heutigen Missionen setzen auf optische Instrumente. Hyperspektralkameras der Sentinel-Satelliten können aus dem Orbit sehr genau den Zustand der Erdatmosphäre oder auch der Erdoberfläche erfassen. Auch in der Sonnensystemforschung oder der Laserkommunikation spielen optische Systeme eine Schlüsselrolle. Hier steigen die Anforderungen an optische Beschichtungen hinsichtlich Qualität, Flächengröße, Schärfe von Filtern und Präzision. Zudem gewinnen hyperspektrale Messverfahren zunehmend an Bedeutung und erfordern hochspezialisierte optische Beschichtungen.
Innovative Beschichtungslösungen für extreme Weltraumbedingungen
Das Fraunhofer IST entwickelt und realisiert Lösungen der Oberflächentechnik die gezielt auf die besonderen Anforderungen der Raumfahrt abgestimmt sind. Dazu zählen sowohl (elektro-)chemische Verfahren als auch innovative Dünnschichttechnologien, die neue Funktionalitäten erschließen und den Betrieb unter extremen Bedingungen ermöglichen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Nutzung extraterrestrischer Ressourcen: Durch elektrochemische Prozesse lassen sich aus Mondregolith sowohl nutzbare Metalle als auch lebensnotwendiger Sauerstoff gewinnen. Darüber hinaus entwickeln wir Verfahren, um Energiespeicher sowie Treibstoffe aus Mondmaterial herzustellen.
Optische Technologien als Schlüssel für moderne Weltraummissionen
Auch im Bereich strukturrelevanter Materialien bieten wir hochfunktionale Lösungen: Polymere, Leichtmetalle und CFK werden so beschichtet, dass sie Korrosions- und Verschleißschutz erhalten oder gezielt elektrisch leitfähig werden. Sehr leichte CFK-Bauteile können wir galvanisch metallisieren und so für weltraumspezifische Anwendungen optimieren. Einen weiteren Schwerpunkt bilden optische Präzisions- und Funktionsbeschichtungen mit hohem Technologiereifegrad (TRL, engl. Technology Readiness Level). Unser Leistungsspektrum reicht von optischen Filtern im UV- bis in den LWIR-Bereich über elektrochrome Beschichtungen bis hin zu Spezialschichten, die aktiv Staubablagerungen entfernen. Spezielle Gradientenfilter ermöglichen darüber hinaus hyperspektrale Filterung und sind damit zentral für die Erdbeobachtung und wissenschaftliche Missionen im Sonnensystem.
Unser Know-how – Ihr Vorteil
Mit wissenschaftlichem Know-how und ausgezeichneter Anlagentechnik, Kenntnissen über den Raumfahrtmarkt, Kontakten zum Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), zur ESA sowie zu den entsprechenden Unternehmen unterstützt Sie das Fraunhofer IST, Ihre Projekte und Ideen zu verwirklichen.
Ressourcengewinnung auf dem Mond
Eine wichtige Voraussetzung für eine dauerhafte und nachhaltige menschliche Präsenz auf dem Mond ist die Verfügbarkeit von Ressourcen wie reinen Metallen und Sauerstoff, um beispielsweise Unterkünfte, eine Forschungsstation und die notwendige Infrastruktur für Astronauten zu schaffen. Das sogenannte Mondregolith, loses Gestein, das sich auf der Oberfläche des Mondes befindet, besteht aus Metalloxiden wie zum Beispiel Eisen, Titan, Aluminium oder Magnesium. In diesen Oxiden liegt Sauerstoff in festgebundener Form mit einem Anteil von etwa 50 Prozent an der Gesamtmasse vor. Um sowohl den Sauerstoff als auch die Metalle in ihrer Reinform für die Menschen verfügbar zu machen, ist ein Prozess unter Weltraumbedingungen ohne Verbrauchsmaterialien erforderlich. Das Fraunhofer IST arbeitet an einem Verfahren zur Extraktion reiner Elemente aus Mondregolith unter Berücksichtigung der auf dem Mond herrschenden Bedingungen.
Dr. Andreas Dietz auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung Berlin ILA 2022 über die Ressourcengewinnung auf dem Mond.