High-Tech für den Alltag: Roboter & Co.

In der Raumfahrt werden besonders „schlaue“ Roboter benötigt. Auch auf der Erde findet die Robotik vielfältige Anwendungen, und zwar nicht nur – wie hier leicht verfremdet gezeigt – in Form von Spielzeug-Robotern. Bild: K.-A.
In der Raumfahrt werden besonders „schlaue“ Roboter benötigt. Auch auf der Erde findet die Robotik vielfältige Anwendungen, und zwar nicht nur – wie hier leicht verfremdet gezeigt – in Form von Spielzeug-Robotern. Bild: K.-A.

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Vielleicht steckt in eurem Keller ja ein Raketen-Triebwerk! Nun ja, natürlich nicht gleich ein ganzes Triebwerk. Doch der „DLR-Raketenbrenner“ ist eine Entwicklung aus der Raumfahrt, die in vielen Häusern anzutreffen ist: und zwar in der Heizung. Denn mit dem ganzen Wissen, das die Ingenieure bei der Entwicklung von Raketen-Antrieben gesammelt haben, konnten sie – fast nebenbei – einen besonders guten Öl-Brenner konstruieren. Er verbrennt das Heizöl sogar so gut, dass dabei kein Ruß entsteht. Das ist gut für die Umwelt und macht sich auch bezahlt. Die Heizung „made in space“ ist nur eines von vielen Beispielen, wie Raumfahrt-Technik auf der Erde eingesetzt wird.

In der Raumfahrt gelten ganz besondere Bedingungen. Zum Beispiel gibt es im All keine Werkstatt um die Ecke. Anders als bei einem Auto, das bei einer Panne mal eben repariert werden kann, muss die Technik an Bord von Satelliten und Sonden von Anfang an funktionieren. Denn einen Satelliten kann man nicht einfach wieder zur Erde zurückholen, um ein defektes Teil auszutauschen. Das gilt natürlich auch für Raketen, die nicht explodieren sollten oder für eine Raumstation wie die ISS, wo das Leben der Astronauten davon abhängt, dass die Bordsysteme richtig arbeiten – kurz: für alles, was man ins All befördert.

Und nicht nur das! All diese Technik muss dort oben auch noch unter ganz schwierigen Bedingungen funktionieren! Da ist zunächst einmal das Vakuum des Weltalls, in dem es bekanntlich keine Luft gibt. Oder die schädliche kosmische Strahlung – kleinste Teilchen, vor denen wir auf der Erde durch das Magnetfeld geschützt sind, die aber Sonden auf ihrem langen Weg zu anderen Planeten verkraften müssen – und zwar nicht nur die Sonden selbst, sondern beispielsweise auch die Kameras und all die anderen Instrumente an Bord. Dazu kommen die extremen Temperaturen: Wenn ein Satellit die Erde umkreist, herrscht auf der Schattenseite eine Kälte von minus 180 Grad, während es im nächsten Moment in der Sonne weit über 100 Grad heiß ist. Materialien – sei es die Hülle einer Raumstation oder auch der Raumanzug von Astronauten – müssen diese Unterschiede problemlos verkraften. Das gilt auch für die enorme Hitze beim Wiedereintritt in die Atmosphäre, wenn zum Beispiel Astronauten in einer Rückkehrkapsel die Heimreise zur Erde antreten.

Das alles bedeutet: Wer in der Raumfahrt erfolgreich sein will, muss wirklich hohe Anforderungen erfüllen. Raumfahrt – das ist also Ingenieurskunst vom Feinsten. Und mit diesem Können und Wissen sind natürlich auch viele Verbesserungen auf der Erde möglich. Hier nur einige von vielen Beispielen …

High-Tech-Materialien

Hier eine Bremsscheibe, die das DLR mit dem Know-how aus der Raumfahrt entwickelt hat. Bild: DLR
Hier eine Bremsscheibe, die das DLR mit dem Know-how aus der Raumfahrt entwickelt hat. Bild: DLR

Die Hitzeschutz-Materialien, die man für den Wiedereintritt benötigt, dienen auf der Erde inzwischen als Bremsscheiben für Autos. Andere Werkstoffe müssen in der Raumfahrt oft ultra-leicht sein – denn bei jedem Raketenstart versucht man natürlich Gewicht zu sparen. Besonders leichte und zugleich stabile Materialien kann man ebenfalls im Automobilbau einsetzen, was Sprit spart. Es gibt sehr viele dieser „Spin-offs“ aus der Raumfahrt, die wir im Alltag nutzen. Das DLR überlässt das nicht dem Zufall: Der sogenannte „Technologie-Transfer“ wird hier vielmehr gezielt vorangetrieben.

Schlaue Roboter und schlaue Software

Roboter, die Getränke servieren? Das Foto soll nur demonstrieren, was Roboter alles so können – wie hier eben auch dank der Weltraum-Robotik. Bild: DLR
Roboter, die Getränke servieren? Das Foto soll nur demonstrieren, was Roboter alles so können – wie hier eben auch dank der Weltraum-Robotik. Bild: DLR

Roboter, die andere Planeten erkunden, lassen sich über so riesige Entfernungen nicht einfach fernsteuern – dafür sind die Signale viel zu lang unterwegs. Würde man einen Mars-Rover per Funk etwa vor einem Kraterrand zum Halten bringen wollen – er wäre längst den Abhang hinunter gestürzt, wenn das Stopp-Kommando dort ankäme. Also müssen die Weltraum-Roboter selbst „wissen“, was zu tun ist – und deswegen haben sie Sensoren und „schlaue“ Software an Bord. Und intelligente Roboter werden schließlich nicht nur auf dem Mars, sondern auch auf der Erde gebraucht: zum Beispiel in der Industrie, aber auch bei gefährlichen Arbeiten etwa tief unter Wasser oder sogar beim Entschärfen von Bomben …

Übrigens ist das DLR deshalb einer der großen Software-Entwickler Deutschlands. Und auch in vielen anderen Bereichen wie in der Luftfahrt wird immer wieder neue „schlaue“ Software benötigt – so dass man im DLR auch als Informationstechniker Karriere machen kann. Aber das nur nebenbei als Anregungen für die Computer-Experten unter euch …

Ein ganz erstaunliches Video haben wir hier noch für euch: Es zeigt eine gelähmte Patientin, die mithilfe eines DLR-Roboterarms erstmals wieder selbständig trinken kann. Sie steuert den Arm über einen Chip nur mit ihren Gedanken. Wenn das Verfahren weiterentwickelt wird, hofft man, dass eines Tages vielen Patienten so das Leben erleichtert wird.

 High-Tech für den Alltag: Roboter & Co.

Quelle: John Donoghue et al/ Nature..

Hilfe für Patienten

Die Medizintechnik ist ein weiteres Gebiet, das in der Raumfahrt eine große Rolle spielt und auch auf der Erde viele Anwendungen ermöglicht. Ärzte überwachen beispielsweise den Gesundheitszustand der Astronauten im All – und das kann auch für Risiko-Patienten nützlich sein: Sie können so zu Hause leben und gleichzeitig vom Arzt aus der Ferne betreut werden. Für ältere Menschen ist das von großem Vorteil, und auch Risiko-Babys können so per „Telemedizin“ betreut werden.

Oft werden für den Einsatz auf der Raumstation neue medizinische Geräte entwickelt. Sie müssen genauso zuverlässig arbeiten wie die Instrumente in einem Krankenhaus – aber zugleich deutlich kleiner sein. Und man muss sie leicht bedienen können. Ob es dabei um den sogenannten „Augen-Innendruck“ geht oder um die Körpertemperatur – solche Messgeräte machen nicht nur Astronauten, sondern auch kranken Menschen auf der Erde das Leben einfacher.

„Forschungs-Krimis“ im All

Zu diesen vielen Dingen kommt noch etwas anderes hinzu: Wenn man von der Raumfahrt-Technik spricht, meint man meist die Technik, die eingesetzt wird, um überhaupt Raumfahrt „machen“ zu können: eben zuverlässige Raketen, Satelliten und vieles mehr.

Doch im Weltraum wird natürlich auch geforscht. Schließlich fliegt man nicht nur ins All, um ins All zu fliegen. In Schwerelosigkeit erkennt man beispielsweise physikalische Abläufe, die auf der Erde zwar auch eine große Rolle spielen, die aber hier unten von der Schwerkraft „überlagert“ werden. Beispielsweise wenn man Metalle so weit erhitzt, dass sie flüssig werden, und dann wieder abkühlen und erstarren lässt. In der Industrie passiert das andauernd – bei der Herstellung vieler Dinge. Doch was in einer solchen Schmelze genau passiert, kann man hier unten am Boden nur eingeschränkt untersuchen – eben weil die Schwerkraft viele Effekte, die da ablaufen, gewissermaßen „verdeckt“. Und ausschalten kann man die Schwerkraft auf der Erde nun mal nicht. Deshalb also betreibt man Materialforschung im All. Die Ergebnisse wendet man dann wiederum auf der Erde an.

Das ist alles etwas kompliziert – zugegeben. Doch für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind es richtige „Forschungs-Krimis“, die da auf der ISS ablaufen. Dabei sind die Experten zwar keinen Tätern auf der Spur, wohl aber neuen Formeln – beispielsweise für verbesserte Material-Eigenschaften. Und auch das ist wichtig für die Industrie.

Wer mehr über all die Raumfahrt-Anwendungen auf der Erde erfahren möchte, für den – oder die – gibt es unten wie immer weitere Links, die zu noch mehr Infos führen …