Aufrollbare Kohlenstofffaser-Masten für ultraleichte Raumfahrtstrukturen der Zukunft



Seit den Anfängen der Raumfahrt haben Ingenieure versucht, die verfügbaren Raketen so effizient wie möglich zu nutzen. So wurde schon immer versucht, mit Hilfe von speziellen Entfaltungsweisen Raumfahrtsysteme zu transportieren, die in ihrer Trägerrakete ansonsten nicht genug Platz gehabt hätten. Ein bekanntes Beispiel hierfür sind etwa die entfaltbaren Solarkollektoren von Satelliten oder der Internationalen Raumstation ISS.

Während der Parabelflugkampagne soll ein neues Entfaltungssystem für sehr leichte Masten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) in Schwerelosigkeit getestet werden. Diese würden bei Experimenten am Boden unter ihrem eigenen Gewicht kollabieren. Die rohrähnlichen Masten sind mit ihrer Wandstärke von gerade einmal 0,1 Millimeter so dünn und flexibel, dass sie flachgedrückt und aufgerollt werden können, um für den Transfer ins All platzsparend verstaut zu werden. Des Weiteren sind diese Masten extreme Leichtgewichte: ein 14 Meter langes Exemplar wiegt gerade einmal 1,4 Kilogramm und ist damit wesentlich leichter als Metallmasten, aber ebenso stabil.
 
Eine Herausforderung ergibt sich jedoch bei diesem Konzept: Genau wie ein langer, dünner Blechstreifen, den man versucht aufzurollen, hat ein solch aufgerollter Mast die Neigung, sich sofort nach dem Loslassen von allein wieder einzurollen. Um dem vorzubeugen, wurde ein sehr einfaches und leichtes Rückhaltsystem entwickelt. Dazu wird der Mast mit durchgehenden Klettstreifen bestückt und in seinem Inneren eine hauchdünne Kunststoffblase über die gesamte Länge verlegt. Um den Mast im Einsatzfall kontrolliert zu entrollen, wird die integrierte Blase mit Druckluft befüllt. Das Klettband verhindert anschließend ein selbständiges Einrollen.

Das kontrollierte Aufblasen von mehren, 14 Meter langen Masten soll mit Hilfe eines speziellen Prüfstandes während der Parabeln unter Schwerelosigkeit untersucht werden. Daraus sollen wichtige Erkenntnisse für zukünftige Raumfahrtmissionen entstehen, bei denen es auf jedes Gramm Gewicht ankommt und dennoch Zuverlässigkeit und Stabilität einen sehr hohen Stellenwert haben.


Kontakt
Marco Straubel
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
, Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
E-Mail: Marco.Straubel@dlr.de
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