Image: Vom Weltall auf die StraßeHightech aus der Raumfahrt findet sich zunehmend auf unseren Straßen. | ymgerman
TechnikRaumfahrt Know-how in der Automobiltechnologie

Vom Weltall auf die Straße

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Hans-Jörg Munke

Hans-Jörg Munke

freier Journalist

Hightech aus der Raumfahrt findet sich zunehmend auch auf unseren Straßen. Hersteller von Weltraum­technik und Automotive-Zulieferer arbeiten dazu seit Jahren eng zusammen. Das INNOspace Netzwerk Space2Mo­tion gibt dieser Kooperation seit Ende 2018 einen neuen Rahmen.

04. Juni 2019

Beim Wiederein­tritt in die Atmosphäre müssen Raumfahr­zeuge extreme Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius überstehen, die durch Reibung bei Fluggeschwin­dig­keiten von 25.000 Stundenki­lo­me­tern entstehen. Für das wiederver­wend­bare europäische Raumtrans­port­system HERMES wurde dafür eine spezielle Wärmeschutz­tech­no­logie entwickelt, die auf faserver­stärkter Keramik aus Silizium­carbid und Kohlenstoff basiert. Eine hohe Wärmeleit­fä­hig­keit und eine geringe Wärmeaus­deh­nung zeichnen das Material aus und machen es hitzebeständig. Zudem bricht es nicht so schnell bei tiefen Temperaturen.

Der Bremsanlagen-Hersteller Brembo SGL nutzte das Know-how zur Entwicklung von Keramik-Kohlenstoff-Discs. So entstand eine marktfähige Keramikbrems­scheibe, die in Premiumfahr­zeugen eingesetzt wird. Keramikbremsen sind verschleiß- und wartungs­frei, hitze- und rostbeständig. Darüber hinaus sind sie 60 Prozent leichter und halten bis zu 300.000 Kilometer.

Leichtere Karosserien durch CFK

Für Konstruk­teure von Raketen und Satelliten ist kohlenstoff­fa­ser­ver­stärkter Kunststoff (CFK) zu einem unverzicht­baren Material geworden. CFK-Verbundwerk­stoffe haben ein geringes spezifisches Gewicht und je nach Faserori­en­tie­rung und Volumen eine extrem hohe Steifigkeit und Festigkeit - attraktive Eigenschaften auch für Autobauer, die das weltraum­taug­liche Material für die Entwicklung und Fertigung von ungewöhn­li­chen Karosserie­struk­tur­kom­po­nenten nutzen.

So konnte Lamborghini dank CFK eine Heckklappe realisieren, die konventio­nell nicht zu fertigen gewesen wäre und dabei das Gewicht um 30 Prozent verringern. Mittlerweile werden Heckklappen und Interior-Bauteile aus CFK für diverse andere Modelle wie BMW i8 Roadster, Audi R8 oder Mercedes AMG S63 und S65 in Serie gefertigt.

Gewebe, das fühlen kann

Der Roboterarm der Internatio­nalen Raumstation ISS dient zum Manövrieren großer Bauteile und Module und wird von der Station aus ferngesteuert. Um zu verhindern, dass er versehent­lich in die Außenhülle der ISS einschlägt, wurden sogenannte taktile Sensoren entwickelt. Sie messen ähnlich der menschli­chen Haut punktgenau den Druck und steuern damit die weitere Bewegung.

Die Kinotex genannte Entwicklung steht für kineastic textile, also für fühlendes Material. „Die Technik muss im Weltall bei Vakuum und Temperatur­wech­seln von minus 90 bis 240 Grad Celsius in gut 40 Minuten zuverlässig funktionie­ren“, beschreibt Winfried Bindges, Geschäfts­führer der Kinotex Sensor GmbH die Anforderungen. Auch die energeti­sche Strahlung im All dürfe die Funktion nicht beeinflussen.

Kinotex-Sensoren erkennen Änderungen der Lichtinten­sität im sie umgebenden, punktuell beleuchteten Material. Kommt es durch äußeren Druck im Material zu einer Änderung der Helligkeits­ver­tei­lung, wird das registriert. Einfachheit und Robustheit zeichnen das Material ebenso aus wie günstige Produkti­ons­kosten, da es lediglich von Lichtwel­len­lei­tern durchzogen ist.

Die terrestri­schen Anwendungen sind daher vielfältig. Automobil­her­steller können das Material nutzen, um zu erkennen, ob ein Sitz frei, von einem Gegenstand oder einem Mitfahrer belegt ist. Auch an einer Crash-Sensorik für die Sicherheit von Fußgängern wird gearbeitet. Zudem finden im Bereich der Fahrzeug­pro­duk­tion Untersuchungen statt. Ein Safety-Skin für Roboter soll ermöglichen, dass menschliche Kollegen mit ihnen gefahrlos zusammen­ar­beiten können.

Schall mit Schall dämpfen

Von Kraftfahr­zeugen ausgehende Geräusche haben ihren Ursprung zu einem nicht unerhebli­chen Teil im Abgastrakt. Um den Geräusch­pegel von Abgasanlagen zu verringern, müssen Automobil­her­steller enormen Entwicklungs­auf­wand betreiben, denn jedes Fahrzeug­mo­dell, jeder Motor und jede Fahrsitua­tion stellen andere Anforderungen.

Einen cleveren Ansatz bietet auch hier die Raumfahrt­technik, denn Satelliten sind während des Transports in den Weltraum vielfältigen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Dazu zählen heftige Vibrationen und intensiver Schalldruck während der Start- und Flugphase.

Um derartige Schwingungen zu dämpfen, haben Ingenieure ein Soundsystem entwickelt, das die Schwingungen in Echtzeit mit Gegenschall überlagert und so kompensiert. Diese aktive Geräusch­kon­trolle (ANC - Active Noise Control) wurde für den Einsatz in Autoabgas­sys­temen weiterent­wi­ckelt. Damit ist es möglich, den Geräusch­pegel eines Pkw von rund 72 Dezibel (dB) um bis zu 15 dB zu reduzieren. Die ANC passt sich automatisch unterschied­li­chen Betriebs­be­din­gungen an. Zudem kann das Volumen des Hauptschall­dämp­fers auf ein Drittel der ursprüng­li­chen Abmessungen verkleinert werden.

Für Franziska Zeitler, Leiterin Innovation & Neue Märkte im Raumfahrt­ma­nage­ment des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sind diese Beispiele erst der Anfang der Entwicklung: „Die Zeichen stehen für die Zeit nach 2024 in Richtung großer Mond- und Marsmissionen. Hightech, das dafür am Rande des Machbaren entwickelt wird, wird noch viel Poteztial für Spin-offs bieten.“