Schichten im Weltall
Mit beschichteten Hohlleiterantennen bestückter Satellit ist gestartet.
Am Abend des 3. Aprils hieß es Daumen drücken: Der neue Satellit „Sentinel 1A“, an dem auch Wissenschaftler des Fraunhofer IST mitwirkten, wurde von der europäischen Weltraumagentur ESA um kurz nach 23:00 Uhr deutscher Zeit vom französischen Kourou aus ins All geschossen. Wenig später hat sich die große Antenne (12,30 Meter × 0,90 Meter) des von Airbus Defence and Space entwickelten Radarinstruments des neuen Umweltsatelliten erfolgreich entfaltet und arretiert.
Abb.: Sentinel-1, der erste Satellit des Copernicus Programms, wird über seine kupferbeschichteten CFK-Antennen Daten zur Klima- und Umweltforschung senden. (Bild: ESA)
Die Hohlleiterantennen des Satelliten wurden mit einem am Fraunhofer IST entwickelten Verfahren beschichtet. Dabei werden Kunststoffe, insbesondere die Verbundpolymere mit Carbonfasern (CFK), galvanisch metallisiert, so dass die Hohlleiterantennen nach der Beschichtung eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Sentinel 1A soll nun die Erdoberfläche beobachten und frei zugängliche Daten für die Umwelt- und Klimafolgeforschung sammeln. Mit Hilfe dieser Daten soll es möglich sein, beispielsweise schwere Extremwetterphasen vorherzusehen.
Die ca. 12 Meter lange Antenne setzt sich aus etwa 600 einzelnen am Fraunhofer IST metallisierten CFK-Hohlleitern zusammen. CFK besteht aus Kohlenstofffasern und Harzen und ist im Vergleich zu herkömmlichen Antennenmaterialien wie Kupfer oder Aluminium sehr leicht und fest. Der Hochleistungskunststoff ist aber auch anspruchsvoll in der Verarbeitung und ihm fehlt die notwendige elektrische Leitfähigkeit. Um als hochsensibler Antennenstrahler zu funktionieren, müssen alle CFK-Bauteile innen wie außen homogen mit einer dünnen Schicht aus Kupfer überzogen werden. „Jedes einzelne der 600 Bauteile hat eine sehr komplexe innere Geometrie. Die homogene Innenbeschichtung war einer der größten Probleme in dem mehr als fünfjährigen Projekt“ beschreibt Dr. Andreas Dietz, Gruppenleiter für Galvanotechnologie, den Projektverlauf. „Wir haben das hier am Fraunhofer IST galvanisch gelöst“.
Die größte Herausforderung für die Fraunhofer IST-Wissenschaftler: Trotz der im Weltraum herrschenden heftigen Temperaturwechsel und mechanischen Belastungen muss die dünne Kupferschicht einwandfrei auf dem Kohlefaserverbundstoff haften. Mit der in Braunschweig hergestellten und beschichteten Antenne wird Sentinel 1A von nun an exakte Informationen über den Rückgang des arktischen Meereises, die Ausdehnung von Öl- und Hochwasserkatastrophen, Waldbrände bis hin zum Verlauf von Flüchtlingsströmen an die Erde senden. Zukünftig könnte leitfähiges CFK auch im Automobil-, Flugzeug- und Maschinenbau eine große Rolle spielen.
In dem internationalen Projekt der Europäischen Weltraumorganisation ESA haben neben der Airbus Defence & Space (ehemals Astrium GmbH), dem Fraunhofer IST und der ebenfalls in Braunschweig sitzenden Firma INVENT GmbH, die die Hohlleiter hergestellt hat, verschiedene süddeutsche Unternehmen mitgewirkt. Die Astrium GmbH würdigte die professionelle Ausführung der Antennen mit einer internen Auszeichnung aller Projektpartner.
FhG IST, Airbus Defense & Space / LK
