BepiColombo-Mission

Dünne Schichten auf langer Reise - BepiColombo-Mission

Der Merkur ist der kleinste und innerste Planet unseres Sonnensystems. Bisher wurde er erst zweimal von amerikanischen Sonden besucht. Die ESA (European Space Agency) plant nun zusammen mit der JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) die BepiColombo Mission, um neue Erkenntnisse von dem weitestgehend unbekannten Planeten zu sammeln. Am Fraunhofer IST beschichtete Teile sind dabei.

Die BepiColomo-Mission

Die dreiteilige Merkur-Sonde BepiColombo wird aus je einem europäischen und einem japanischen Orbiter und einem Antriebsmodul bestehen. Insgesamt wird die rund vier Tonnen schwere Einheit, wobei ein Drittel des Gewichts dem Treibstoff zuzuordnen ist, etwa sechs Meter hoch sein. Mit Hilfe der zwei Raumsonden sollen das Magnetfeld, der Aufbau sowie weitere Eigenschaften des Merkurs erforscht werden. Man erhofft sich daraus, Rückschlüsse auf die Entwicklung des Planeten und die Entstehung unseres Sonnensystems ziehen zu können. Die Mission gilt als eine der schwersten und technisch anspruchsvollsten Missionen, die die ESA je geplant hat. Die Gesamtkosten des Projekts (inkl. Betrieb) werden bereits auf über 800 Millionen Euro geschätzt. Die Gesamtverantwortung für das dreiteilige Raumfahrzeug liegt bei Airbus Defence and Space (ehemals Astrium).

Der Start der Mission ist für Oktober 2018 vorgesehen. Mit Hilfe einer Ariane 5 Rakete sollen die Sonden vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou aus auf ihren mehr als sechs Jahre langen Flug zum Merkur gebracht werden. Am Ziel angekommen, werden sie voraussichtlich mehr als ein Jahr lang starken Temperaturschwankungen mit Spitzen von deutlich über 300 °C und auch einer extremen solaren UV-Strahlung ausgesetzt sein. Zudem treten durch den Wechsel von Sonnen- und Schattenphasen extreme Temperaturunterschiede auf Teilen der Sonden auf.

Dünne Schichten helfen beim Kühlen

Kühllamellen aus Titan sollen die wertvolle Fracht vor zu hoher Temperatureinstrahlung schützen. Dazu wurden die Lamellen mit Silber beschichtet. Eine direkte galvanische Versilberung von Titan ist aber sehr aufwändig. Hierfür sind umweltkritische Beizvorbehandlungen mit Flusssäure oder anderen fluorhaltigen Chemikalien notwendig, um eine haftfeste Beschichtung zu erzielen. Dabei besteht zudem die Gefahr einer Wasserstoffversprödung des Titans. Um dies zu verhindern, wurden die Titanteile am Fraunhofer IST zuvor in einem PVD-Beschichtungsprozess mit einer dünnen Kupferschicht versehen. Die so verkupferten Teile wurden dann in einem recht einfachen galvanischen Prozess versilbert.

Extrem sicher

Die Anforderungen, die die Raumfahrt an die Qualität der Beschichtungsprozesse und an die Beschichtungen stellt, sind naturgemäß extrem hoch. Daher wurde die gesamte Fertigungskette zur Schichtabscheidung am Fraunhofer IST von Airbus Defence and Space und der ESA zertifiziert. Zudem wurde für jedes Einzelteil der gesamte Fertigungsablauf in allen Schritten vollständig dokumentiert. Bereits im Jahr 2010 wurde ein kompletter Satz Titanteile für ein Funktionsmodell beschichtet und in aufwändigen Klimaerprobungen zwei Jahre lang erfolgreich getestet.

Ausblick

Die europäische Raumsonde wird nun von der Airbus Defence and Space in Friedrichshafen gebaut. Voraussichtlich im Jahr 2018 werden dann Schichten vom Fraunhofer IST auf eine lange Reise zum Merkur starten

 

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