Der Forschungssatellit Eureca, ein Vierteljahrhundert nach seiner Rückkehr aus dem Weltall, ist selbst zum Forschungsobjekt geworden. Wissenschaftler der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf ZH haben den Satelliten mit einer Hochenergie-Röntgenanlage untersucht. Die vollständigen Ergebnisse dieser umfassenden Analyse wurden nun in der renommierten Fachpublikation «Acta Astronautica» veröffentlicht. Diese Erkenntnisse könnten die Entwicklung zukünftiger, wiederverwendbarer Raumfahrttechnologien massgeblich beeinflussen.
Wichtige Erkenntnisse
- Eureca wurde nach 25 Jahren im Weltraum in Dübendorf geröntgt.
- Forschung zeigt Risse in Kunststoff-Verstrebungen und Brüche in Instrumenten.
- Die Analyse liefert wichtige Daten für die Entwicklung wiederverwendbarer Satelliten.
- Wiederverwendbare Technologien sind entscheidend zur Reduzierung von Weltraumschrott.
Einzigartiger Einblick in Materialermüdung im All
Dass ein Satellit nach seiner Mission unversehrt zur Erde zurückkehrt, ist äusserst selten. Dies macht Eureca zu einem einzigartigen Studienobjekt. Der Satellit, der 1992 vom Schweizer Astronauten Claude Nicollier ins All gebracht und 1993 vom Space Shuttle Endeavour wieder eingefangen wurde, hing danach jahrelang an der Decke des Verkehrshauses Luzern.
Die extremen Bedingungen im Weltraum stellen eine enorme Belastung für Materialien dar. Satelliten sind dort starker Strahlung, grossen Temperaturschwankungen und Kollisionen mit winzigen Partikeln von Meteoriten und Weltraumschrott ausgesetzt. Selbst Start und Landung können erhebliche Schäden verursachen. Wie sich diese Faktoren im Detail auf die Materialien auswirken, war bisher nicht vollständig geklärt.
Die Forscher konnten durch die Röntgenuntersuchungen nun präzise Schäden identifizieren. Dazu gehören unter anderem Risse in den Kunststoff-Verstrebungen des Satelliten sowie Brüche und Verformungen an den noch erhaltenen wissenschaftlichen Instrumenten. Diese detaillierten Einblicke sind von grosser Bedeutung für die Materialwissenschaft und die Raumfahrttechnik.
Fakten zu Eureca
- Start: 1992 durch Claude Nicollier
- Rückkehr: 1993 mit Space Shuttle Endeavour
- Grösse: 5 Meter lang, 3 Meter hoch, 2.5 Meter breit
- Standort nach Mission: Verkehrshaus Luzern
Röntgenverfahren ermöglicht ganzheitliche Analyse
Die erste Röntgenuntersuchung von Eureca fand bereits 2016 statt. Mit einer speziellen Hochenergie-Röntgenanlage gelang es den Empa-Forschenden, den gesamten Satelliten in einem Stück zu durchleuchten. Der fünf Meter lange, drei Meter hohe und zweieinhalb Meter breite Koloss stellte eine logistische und technische Herausforderung dar. Zusätzlich wurden für bestimmte Teile des Satelliten und die verbliebenen wissenschaftlichen Instrumente weitere spezialisierte Röntgentechniken eingesetzt.
Diese umfassende Analyse ermöglichte es, ein detailliertes Bild der Materialermüdung und der strukturellen Integrität nach der langen Zeit im Weltall zu gewinnen. Die gewonnenen Daten sind entscheidend, um Modelle zur Vorhersage der Lebensdauer von Weltraummaterialien zu verbessern und widerstandsfähigere Designs zu entwickeln.
«Die Erkenntnisse aus der Eureca-Analyse sind ein Meilenstein für die Materialforschung in der Raumfahrt. Wir verstehen nun besser, welchen Belastungen Materialien ausgesetzt sind und wie wir sie für zukünftige Missionen optimieren können.»
Wiederverwendbare Satelliten gegen Weltraumschrott
Die Ergebnisse der Untersuchung könnten einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung wiederverwendbarer Raumfahrttechnologien leisten. Die Empa ist überzeugt, dass Röntgenverfahren das Design solcher Satelliten massgeblich optimieren können. Dies ist besonders relevant angesichts der stetig wachsenden Menge an Weltraumschrott.
Die Herausforderung Weltraumschrott
Im Jahr 2025 werden voraussichtlich über 10'000 Satelliten die Erde umkreisen – Tendenz steigend. Dazu kommen unzählige Raketenstufen, Bruchstücke alter Satelliten und weiterer Weltraumschrott. Diese Objekte stellen eine ernsthafte Gefahr für aktive Satelliten und die bemannte Raumfahrt dar. Die Reduzierung dieses Schrotts ist eine globale Priorität.
Wiederverwendbare Satelliten könnten helfen, die Müllflut im All zu reduzieren, indem sie weniger neue Materialien und Komponenten benötigen. Die Fähigkeit, Materialien nach ihrer Rückkehr detailliert zu analysieren, ist dabei ein Schlüsselfaktor für die Entwicklung langlebiger und sicherer Systeme.
Die Fortschritte in der Materialprüfung und die gewonnenen Einblicke von Eureca ebnen den Weg für eine nachhaltigere Zukunft der Raumfahrt. Die Schweiz leistet mit der Empa einen wichtigen Beitrag zu dieser globalen Herausforderung.
