MASCOT

MASCOT - Mobile Asteroide Surface Scout

4,6 Milliarden Jahre – so alt wird unser Sonnensystem nach heutigem Wissensstand geschätzt. Die Untersuchungen der Entstehung des Sonnensystems nehmen in der heutigen Forschung einen wichtigen Platz ein. Hinweise auf den Urspung können Kometen und Asteroiden geben, die zu dieser Zeit entstanden sind und nahezu unverändert durch den Raum fliegen. Der Forschungssatellit »Rosetta« z. B. hat im August 2014 den Kometen Tschurjumow-Gerassimenko erreicht und am 12. November 2014 seinen Lander »Philae« darauf abgesetzt. Im Dezember 2014 startete von Japan aus eine weitere Sonde, Hayabusa II, mit ihrem Lander »MASCOT« zu einer Reise zum Asteroiden 1999 JU-3. Am Fraunhofer IST beschichtete Teile sind mit dabei.

Trennung mit Hilfe dünner Schichten

Eine der besonderen Herausforderungen der Raumfahrt ist, dass einige Funktionen nur ein einziges Mal erfolgreich sein  müssen, dies dafür aber mit absoluter Zuverlässigkeit auch nach einer langen Zeit unter schwierigen Bedingungen. Wenn Hayabusa II nach einer Reisezeit von vier Jahren den Asteroiden erreicht, wird der etwa schuhkartongroße MASCOT aus einer Höhe von ca. 100 Metern abgeworfen. Damit der Abwurf nach dieser langen Flugzeit auch sicher funktioniert, hat das Fraunhofer IST die Oberfläche der einzelnen Bauteile des Trennungsmechanismus zwischen Sonde und Lander beschichtet. Der Mechanismus ist ein sogenannter Ausstoßer, der aus einer Hülse und einem Kolben besteht. Dieser wird mittels einer Feder zurückgehalten und erst nach einem Impuls  freigesetzt, wodurch das Landegestell aus der Sonde herausgedrückt wird. Um die Festigkeit bei gleichzeitig geringstem Gewicht zu gewährleisten, wurde die Hülse aus Titan und der Kolben aus einer speziellen Aluminiumlegierung gefertigt.

Die Aufgabe des Fraunhofer IST bestand darin, die Oberfläche des Kolbens zu beschichten. Die Anforderungen des Auftraggebers DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) an die Schicht waren hoch: Korrosionsfestigkeit, Verschleißfestigkeit, keine Kaltverschweißung sowie ein sehr niedriger Reibwert mussten erfüllt werden. Für die Umsetzung wurden mehrere Kombinationen getestet. Erfolgreich war schließlich eine Eloxalschicht, kombiniert mit Polytetrafluorethylen- (PTFE) Partikeln auf und in der Oberfläche.

Die CFK-Antenne

Auf dem Asteroiden angekommen, sammelt der Lander unterschiedliche Daten. Dafür ist er mit einem IR-Mikroskop, einer Kamera, einem Radiometer zur Bestimmung der Temperatur und des Strahlungsvermögens sowie einem Magnetometer zur Messung des Magnetfeldes ausgestattet.

Um die gesammelten Daten vom Lander zu Hayabusa II und von dort aus zur Erde zu senden, setzt das DLR eine sogenannte Patch-Antenne ein, d. h. eine Antennenvariante, die aus einem Polymerträger sowie einer metallisierten Ober- und Unterseite besteht. Die Grundplatte wurde aus kohlenstoff­faserverstärktem Kunststoff (CFK) gebaut. Damit sie die für eine Antenne erforderliche elektrische Leitfähigkeit erreicht, wurde die Platte am Fraunhofer IST galvanisch verkupfert. Anforderungen waren hier eine gleichmäßige Schichtdicke sowie eine sehr gute Haftfestigkeit der Metallschicht auf dem CFK unter extrem wechselnden Temperaturbedingungen. Das Verfahren dafür wurde am Fraunhofer IST bereits für die CFK-Hohlleiter der ESA-Mission »Sentinel« entwickelt und dort erfolgreich eingesetzt.

 

Weitere Beiträge aus dem Bereich Luft- und Raumfahrt finden Sie hier.