Überleben im Weltraum

Polytec Vibrometer spielen eine Schlüsselrolle bei der Erkennung von Mikrometeoriteneinschlägen in Raumfahrtstrukturen. Durch präzise Labor-Messungen unterstützen sie die Forschung, um die Sicherheit im All zu erhöhen.

Die zunehmende Kommerzialisierung der Weltraumforschung erfordert innovative Technologien zur Sicherstellung der strukturellen Integrität von Satelliten und Raumfahrzeugen. Eine der größten Herausforderungen ist dabei die Gefahr von Mikrometeoriteneinschlägen, die erhebliche Schäden verursachen können. In erdnahen Umlaufbahnen existieren Millionen von Partikeln, die bei Kollisionen mit Raumfahrzeugen deren Funktionalität beeinträchtigen oder ganze Missionen gefährden können. Bisherige zerstörungsfreie Prüfmethoden sind im Weltraum oft schwer umsetzbar, weshalb eine In-Orbit-Evaluierung notwendig ist.

Im Projekt SeRANIS wird ein innovatives Überwachungssystem entwickelt, das auf dem Satelliten Athene-1 getestet wird. Hierbei werden Messdaten gesammelt, die eine In-Orbit-Evaluierung des Zustands missionskritischer Strukturen und Systeme ermöglicht, um sowohl den Degradationsprozess als auch das Auftreten singulärer Ereignisse wie Kollisionsschädigungen nach Mikrometeoriteneinschlägen zu überwachen. Eine wesentliche Komponente dieses Systems ist die Detektion von Körperschallemissionen, die als Ultraschallwellen durch die Struktur eines Raumfahrzeugs laufen und Aufschluss über Einschläge und Degradationsprozesse geben können.

Bei der Entwicklung des Systems spielen Polytec Vibrometer zur vollständigen Charakterisierung eines Impacts eine wichtige Rolle. Sie ermöglichen die präzise und kontaktlose Erfassung hochfrequenter Schwingungen, die bei Einschlägen auftreten. Durch die Laser-Doppler-Technologie können selbst Bewegungen von mehreren Megahertz erfasst werden, was weit über die Möglichkeiten herkömmlicher Sensoren hinausgeht. Diese Messungen werden ergänzt durch eine flexible Analysesoftware von Polytec, die es erlaubt, die erfassten Daten zu verarbeiten und die Messparameter zu optimieren.

In aufwendigen Experimenten, die am Fraunhofer EMI durchgeführt wurden, simulierte man Einschläge von Mikrometeoriten mithilfe einer Hochgeschwindigkeitskanone. Polytec Vibrometer erfassten dabei präzise die entstehenden Schwingungen, was für die Entwicklung effektiver Schutzmaßnahmen gegen Einschläge entscheidend ist. Die dabei gewonnenen Daten ermöglichen es, die Strukturen von Raumfahrzeugen besser zu überwachen und deren Widerstandsfähigkeit gegen Mikrometeoriteneinschläge zu erhöhen. Polytecs Beitrag ist daher unerlässlich, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit zukünftiger Weltraummissionen zu gewährleisten.

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