Raumsonde mit Mikrotriebwerken

Ein aufklappbarer Schutzschild schirmt die Sonne ab.

Wesentliche Bestandteile der Gaia-Raumsonde sind das Nutzlast-Modul und das Service-Modul sowie der zehn Meter lange, ausklappbare Sonnenschild. Im 3,50 Meter x 2 Meter großen Nutzlastmodul befinden sich eine Digitalkamera, zwei Teleskope und drei Instrumente. Das 3 Meter x 1 Meter große Service-Modul enthält die Antriebseinheit, die Stromversorgung sowie das Datenübertragungssystem.

Die meisten Komponenten des Nutzlastmoduls, darunter die beiden Teleskope, bestehen aus Siliciumkarbid. Dadurch ist ein völlig homogenes Gebilde entstanden, das auf Temperaturänderungen gleichmäßig reagiert. Siliciumkarbid ist eine äußerst stabile und widerstandsfähige Keramik, die extrem leicht, verformungsresistent und hart wie ein Diamant ist.

Dank Ausreizens fortschrittlichster Technologien wird hier eine thermische Toleranz von weit unter 0,1 Grad Celsius erreicht – ein einmaliger Spitzenwert. Dadurch kann die Innentemperatur der Raumsonde konstant bei minus 110 Grad Celsius gehalten werden. Dieser Wert sorgt für eine höhere Empfindlichkeit der Detektoren.

Um die von der Sonne und dem Erde-Mond-System kommende thermische Strahlung abzufangen, besitzt die Raumsonde einen zehn Meter breiten ausklappbaren Sonnenschild. Dieser runde Schirm schützt Gaias Nutzlastmodul und damit die empfindlichen Messinstrumente vor direkter Sonneneinstrahlung.

Ebenso sieht es in den anderen Bereichen aus. Trotzdem die Raumsonde 3,50 Meter lang ist, dürfen sich ihre Bauteile nur um ein paar Mikrometer verschieben. Aufgrund der extremen Anforderungen an die Messtechnik haben die Ingenieure auf bewegliche Bauteile – soweit es ging – verzichtet.

Stattdessen entwickelten sie für die Lageregelung des Raumfahrzeuges ganz spezielle Kaltgas-(Stickstoff-)Minitriebwerke, deren notwendige Richtleistung kontinuierlich mit der erforderlichen höchsten Präzision geregelt werden kann.

Diese Mikrotriebwerke sind wahre Wunderwerke der Technik. Sie können ihren Schub derart extrem genau kontrollieren, dass maximal 0,0015 Gramm Stickstoff in den Weltraum geblasen werden. „Es hat mehr als sechs Jahre gedauert, bis wir dieses hochgenaue Steuerungssystem entwickelt hatten“, berichtet Vincent Poinsignon, Projektleiter beim Gaia-Hersteller Astrium.

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