Weltraum-Kunststoffe für die Erde
Rohstoffe und Materialien können entscheidend die Entwicklung der Menschheit prägen. Davon zeugen Epochen wie die Stein-, Eisen- und Bronzezeit. Als „Wundermaterialien“ der Gegenwart erscheinen Kunststoffe. Sie werden auch als Polymere oder Plastik bezeichnet. Seit 100 Jahren drücken sie – wie kaum ein anderer Werkstoff zuvor - der modernen Zivilisation ihren Stempel auf.
Die Plastik-Materialien werden mit ihrem hohen Innovationspotenzial auch in Zukunft für Überraschungen gut sein. Grossen Anteil an der stürmischen Entwicklung hat die Raumfahrt. Die extremen Anforderungen, die an Trägersysteme und Raumflugkörper im Weltraum gestellt werden, haben zu einzigartigen Materialien geführt, die nun auch auf der Erde vielfältige Probleme lösen helfen.
Das wurde auf der weltgrössten Messe für Kunststoffe und Kautschuk, der K2001 in Düsseldorf, deutlich. Ein Anziehungspunkt war für die über 230 000 Besucher die Sonderschau "Kunststoffe in Weltraum - Lösungen für die Erde". Sie wurde gemeinsam von der ESA, dem VKE (Verband Kunststofferzeugende Industrie e.V. ) und der APME (Association of Plastics Manufacturers in Europe) ausgerichtet.
Spezialkunststoffe als Kassenschlager
"An den von uns vorgestellten Produkten, die ja speziell für Weltraum-Anwendungen entwickelt wurden, bestand großes Interesse. Die innovativen Polymer-Materialien können aber auch auf der Erde zu neuen Anwendungen oder neuen Produkten führen", erläuterte Hans Dworak vom ESA Technology Transfer Programme das Anliegen der Sonderschau.
Obwohl auf der Messe mehr als 2800 Aussteller ihre Erzeugnisse vorstellten, war der Gemeinschaftsstand der ESA, des VKE und der APME ein Besuchermagnet. "Wir hatten vor allem von kleineren Unternehmen viele Nachfragen. Was uns überrascht hat, war das vorrangige Interesse an spezifischen Technologien, die bei der Verbesserung bereits vorhandener Produkte oder bei der Lösung spezieller technischer Probleme helfen sollen", zog Hans Dworak ein erstes Resümee nach der Messe.
Supermaterialien für ungastlichen Weltraum
Die Werkstoffe, aus denen Raumflugkörper gefertigt werden, sind im Weltraum extremen Bedingungen ausgesetzt. So ändern sich die Aussentemperaturen im Bereich der Internationalen Raumstation ISS in kürzester Zeit von - 157 °C bis zu + 177 °C! Dabei herrscht ein Vakuum, wie es auf der Erde nur unter grössten Mühen herstellbar ist.
Schon seit Beginn der Raumfahrt haben sich zur Konstruktion von Satelliten Kunststoffe unter diesen Bedingungen als besonders geeignet erwiesen. Durch Kombination verschiedenster Polymere und spezieller Technologien lassen sich gezielt bestimmte Eigenschaften des Werkstoffs einstellen. Er kann sowohl leicht als auch zugleich mechanisch extrem belastbar sein und widersteht darüber hinaus noch dem Bombardement geladener kosmischer Teilchen und energiereicher Strahlung.
Technologietransfer vom Weltraum auf die Erde
Viele Materialien, die im Rahmen Europäischer Weltraumprogramme entwickelt wurden, haben über das Technologie Transfer Programm der ESA ihren Weg zu terrestrischen Applikationen gefunden. Dabei spielen Polymere seit über zehn Jahren eine wichtige Rolle.
"Innovative Materialien, wie Kunststoffe, haben häufig zur Lösung von Problemen und Herausforderungen beigetragen, wie sie bei Weltraummissionen auftreten. Jetzt helfen die selben Technologien, Probleme auf der Erde zu lösen. Die K2001 bestätigte uns das starke Interesse der europäischen Industrie an High-Tech-Materialien, die für Weltraumanwendungen entwickelt wurden. Der Innovationsfluss vom Weltraum zur Erde muss intensiviert werden, um unser tägliches Leben kontinuierlich zu verbessern", sagte Pierre Brisson, Leiter des ESA Technology Transfer Programme.
Auf der K2001 wurden diesbezüglich u.a. folgende Beispiele präsentiert:
- Schutzanzüge für Piloten, Feuerwehrmänner, Rettungsdienste, Motorradfahrer und Taucher. Sie wurden auf der technologischen Basis der Astronautenanzüge entwickelt.
- Der Einsatz einer besonders gut isolierenden Polymerfolie in Computertomographen zur Gewährleistung der Funktion einer darin befindlichen Vakumm-Kammer, die auf -270 °C gekühlt werden muss.
- Systeme zur Dämpfung von Vibrationen auf der Raumstation werden für ähnliche Aufgaben bei Eisenbahnzügen genutzt.
- Die inzwischen weit bekannten Carbonfasern - ursprünglich für Satellitenstrukturen gedacht - werden u.a. in Formel 1-Rennwagen, Flugzeugen und Industrierobotern eingesetzt.
Das ESA-Portal wird in den kommenden Monaten weitere Berichte über die erfolgreichen Technologietransfers veröffentlichen.
SpaceHouse und Solarauto
In Düsseldorf wurden als Modelle auch das SpaceHouse sowie das niederländische Solar-Auto Nuna vorgestellt. Die Energie bei Nuna kommt von Hochleistungssolarzellen wie sie ebenfalls zur Energieversorgung von Satelliten genutzt werden. Dank des Einsatzes leichter und doch sehr stabiler Materialien entstand eines der effizientesten Solarmobile, die je gebaut wurden. Es kann immerhin bis zu 160 km/h erreichen. Am 18. November geht es in Australien an den Start einer 3010 km langen Solar-Rallye.
Das SpaceHouse wurde von der ESA als ein sich mit Energie selbst versorgendes Heim für Astronauten, die sich auf dem Mond oder dem Mars aufhalten, konzipiert. Spezielle Kunststoffe schützen seine Bewohner z.B. vor Mikrometeoritenschauern.
Stark beachtet wurde auch die Internationale Raumstation. Die Besucher interessierten sich besonders für die Aktivitäten zur Kommerzialisierung und mögliche Synergieeffekte bei der Entwicklung und Herstellung neuer Kunststoffe. Mehrere Mitglieder der APME haben ihr Interesse an einer Zusammenarbeit mit der ESA bekundet, um Forschungen an Bord der Raumstation zu unterstützen und zu erweitern.
Weitere Informationen können auf der Webseite des Technology Transfer Programms abgerufen werden.
