25.02.2021

Gecko-Greifer für Weltraumschrott

Fliegende Roboter mit Gecko-Haftstrukturen auf der Internationalen Raumstation getestet.

Tausende Tonnen Weltraumschrott umkreisen derzeit die Erde und es werden immer mehr. Meist sind es die Reste von abgeschlossenen Weltraum­missionen oder ausgediente Satelliten. Das Gefährliche daran: Bereits zentimetergroße Teile können bei einer Kollision mit aktiven Satelliten, Raumfahrzeugen und Raum­stationen immensen Schaden anrichten. Forscher der Technischen Universität Braunschweig haben in Kooperation mit dem Saarbrücker Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) einen Mechanismus zum „Einfangen“ von Weltraumschrott entwickelt. Dieser wurde nun an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) unter Weltraum­bedingungen erfolgreich getestet. 
 

Abb.: Von Geckos inspirierte Mikrostrukturen für schaltbare Haftung (Bild: INM)
Abb.: Von Geckos inspirierte Mikrostrukturen für schaltbare Haftung (Bild: INM)

Die besonderen Herausforderungen beim Greifen von Weltraum­schrott bestehen darin, dass einerseits konventionelle Saug­greif­systeme im Vakuum des Weltalls nicht funktionieren und andererseits Objekte im All sich nicht kooperativ zeigen: Sie taumeln, senden keine Signale und können ihre Lage und Position nicht regeln. Als innovatives Greifsystem kommen daher am INM entwickelte Gecko-Haft­strukturen in Frage, die unter Vakuumbedingungen voll funktions­fähig sind. Für das Andocken haben Wissenschaftler des Instituts für Raumfahrt­systeme der TU Braunschweig einen Mechanismus implementiert, der sich an ein freischwebendes Objekt automatisiert annähern kann.

Ende Dezember 2020 demonstrierten der US-Astronaut Victor Glover und einen Monat später seine Kollegin Shannon Walker den neu entwickelten Andock-Mechanismus mit den vom INM zur Verfügung gestellten Gecko-Haft­materialien auf der ISS. Von der NASA entwickelte Astrobees, kleine fliegende Roboter, wurden mit der neuen Technologie ausgestattet. Die so modifizierten Astrobees wurden dann darauf getestet, Weltraumschrott zu „greifen“. 

Die im Andock-Mechanismus verwendete Gecko-Technologie, die von der Fähigkeit des Geckofußes zu kontrolliertem Haften und Ablösen inspiriert ist, wird heute schon für Handhabungs­anwendungen eingesetzt, etwa in der Robotik. Ihr Einsatz in Raumfahrtanwendungen ist jedoch neu. Daher wurden an Bord der ISS auch verschiedene Gecko-Haftmaterialien an unterschiedlichen Oberflächen getestet, die typischerweise in Raum­fahrzeugen oder Satelliten verbaut werden, wie Acrylglas für Solarpanels, Multilayer-Isolierung als Wärme­dämm­material und Aluminium für die Außenhaut. Die so gewonnenen Erkenntnisse eröffnen nun neue Perspektiven für weitere Missionen, sowohl im Labor als auch im All. 

Leibniz-INM / DE


 

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