BepiColombo: Ohne Vakuum geht es nicht

Der Merkur ist der kleinste Planet unseres Sonnen­systems, und er ist mit einer Entfernung von nur etwa 58 Milli­onen Kilo­metern der Sonne am nächsten. Das hat zur Folge, dass die Tempe­raturen auf der Ober­fläche extrem schwanken, die Höchst­tem­pe­ra­tu­ren betragen bis zu 430 Grad Celsius, die Tiefst­tem­pe­ra­turen bis zu -173 Grad Celsius. Die For­schungs­sonde BepiColombo, die unter Feder­führung von Airbus ent­wickelt wurde, muss also nicht nur den langen Flug zum Merkur über­stehen, sondern soll auch trotz extrem­ster Bedin­gungen länger als ein Jahr verläss­liche Daten liefern.

Abb.: Die Merkur-Sonde BepiColombo hat auch Schichten aus Braunschweig an Bord. (Bild: Airbus)

Eine der Maßnahmen zum Schutz vor zu hohen Tempe­raturen sind Kühl­lamellen aus Titan, die mit Silber be­schichtet wurden. Eine direkte galva­nische Ver­sil­berung von Titan ist sehr auf­wändig: Damit die Schichten haften, muss das Titan mit Fluss­säure oder anderen fluor­haltigen Chemi­kalien gebeizt werden. Außer­dem besteht die Gefahr, dass das Material spröde wird. Umwelt­freundlicher und Material scho­nender ist die Lösung des Fraun­hofer IST: Die Titan­teile werden im Vakuum mit einem Plasma­verfahren hauch­dünn und haftfest mit Kupfer beschichtet. „Die von uns ver­kup­ferten Titan-Bau­teile konnten im An­schluss von einem Partner erfolg­reich in einem recht ein­fachen galvanischen Prozess ver­silbert werden und sind bereit für die Mission“, erläutert IST-Projektleiter Ralf Wittorf.

Abb.: Die Entwicklungs­ingenieure des IST vor der Beschichtungs­anlage: Ralf Wittorf (links) mit einem kupfer­beschich­teten Muster aus Titan, daneben Torsten Hochsattel mit dem un­behan­del­ten Proben­material. (Bild: Fh.-IST, Falko Oldenburg)

Um sicherzustellen, dass sowohl Be­schich­tungs­pro­zesse als auch Beschich­tun­gen höchsten Anfor­derun­gen genügen, wurde die gesamte Fer­tigungs­kette zur Schicht­ab­schei­dung am Fraun­hofer IST ent­wickelt und opti­miert. „Durch die Kombi­nation von Plasma­technik und Galvanik konnte der Gesamt­prozess erheblich ver­einfacht werden“, freuen sich Wittorf und sein Kollege Torsten Hochsattel.

Nach dem geglückten Start am letzten Samstag steht der Sonde allerdings noch eine lange Reise bevor: erst 2025 wird sie ihr Ziel erreichen und mit der Ver­mes­sung des Merkur beginnen. Mehrere Swing-by-Manöver an Erde, Venus und Merkur sorgen dafür, dass BebiColombo genügend Schwung aufnimmt, um sicher im Gravi­tations­feld der Sonne navi­gieren zu können, hauch­dünne Kupfer­schichten Schichten aus Braun­schweig gewähr­leisten die Bewäl­tigung der extre­men Hitze im sonnen­nahen Arbeits­feld der Sonde.

Fh.-IST / LK