Eine neue Art von Kevlar bietet nach Angaben seines Herstellers einen besseren Schutz vor Einschlägen von Weltraummüll.(Bildnachweis: DuPont/NASA)
Ein Material der nächsten Generation zum Schutz vor Weltraummüll ist bereit für einen Testflug zur Internationalen Raumstation.
Das Material, eine Weiterentwicklung des Weltraumpolymers Kevlar, wurde vom Chemieriesen DuPont entwickelt und von der NASA in der White Sands Test Facility (WTSF) in New Mexico getestet. Die Tests ergaben, dass das neue Kevlar „EXO“ einen besseren Schutz gegen den Aufprall von Weltraummüll bietet und gleichzeitig deutlich leichter ist als herkömmliches Kevlar.
„Wir konnten das Gewicht um bis zu 40 % reduzieren und trotzdem die Tests für die Anforderungen von Weltraummüll bestehen“, sagte Jill Clements, Global Business Development Manager bei DuPont, gegenüber kosmischeweiten.de.
Bei den Tests an der WTSF schossen die NASA-Forscher Aluminiumkugeln mit einer Breite von 1 cm (0,4 Zoll) aus speziellen Kanonen mit einer Geschwindigkeit von 6,5 km pro Sekunde auf quadratische Ziele von 30 x 30 cm (12 x 12 Zoll) Größe. Die simulierten Trümmerfragmente konnten die Testschilde nicht durchschlagen, selbst wenn eine geringere Menge des Schutzmaterials verwendet wurde als bei den derzeit erhältlichen Weltraumtrümmerschutzvorrichtungen.
DuPont bereitet jetzt Proben von Kevlar EXO für eine Mission zur Internationalen Raumstation (ISS) vor, um zu überprüfen, wie das Material der Weltraumumgebung standhält.
„Wir werden Tests mit atomarem Sauerstoff und UV [ultraviolette Strahlung] durchführen“, sagte Clements. „Zu diesem Zeitpunkt planen wir nicht, es für den Schutz vor Trümmern zu verwenden, da alle Tests am Boden durchgeführt wurden.
Mehrere 5 x 5 cm große Patches werden im Oktober an Bord einer SpaceX-Dragon-Frachtkapsel zur ISS transportiert und an der Außenseite des Labors im Orbit angebracht, wo sie mehrere Monate lang bleiben werden.
DuPont stellte Kevlar EXO im April 2023 vor und bezeichnete das neue Material als „die bedeutendste Aramidfaser-Innovation seit über 50 Jahren“. Aramide sind eine Klasse robuster, hitzebeständiger synthetischer Fasern, zu der auch das bekannte Kevlar gehört. Kevlar wurde 1965 entwickelt und wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter kugelsichere Westen, Kampfhelme und Schutzkleidung. Im Weltraum dient Kevlar als Wärmeisolierung für Satelliten und seit den 1990er Jahren als Schlüsselkomponente in Systemen zum Schutz vor Weltraumtrümmern.
Clements sagte, Kevlar EXO sei „eine andere Art von Material“ als herkömmliches Kevlar, eine Art „Cousin der traditionellen Aramide“. Die überragende Festigkeit des neuen Materials, die eine Verringerung der Gesamtmasse von Weltraummüllabschirmungen ermöglicht, wird nach Ansicht von Clements ein großer Segen für den Raumfahrtsektor sein.
„Wir hören von der Industrie, dass es sich um einen echten Durchbruch handelt, weil die Unternehmen dadurch ihre Systeme für Weltraummüll leichter machen können“, so Clements. „Erstens ist es teuer, Dinge vom Boden zu holen, und zweitens wollen die Unternehmen ihr Massenbudget nicht für den Schutz vor Weltraummüll verschwenden. Sie wollen es für ihre Nutzlast verwenden.“
Sie sagte, dass das neue Material nicht nur Satellitenherstellern und Konstrukteuren von bemannten und frachttragenden Raumschiffen helfen wird; es könnte auch zukünftige aufblasbare Raumstationen in der niedrigen Erdumlaufbahn sowie Lebensräume auf dem Mond und dem Mars schützen. Clements geht davon aus, dass Kevlar EXO für die künftige Erforschung von Mond und Mars unverzichtbar sein wird.
„Wenn wir zum Mond und schließlich zum Mars zurückkehren wollen, kann man nicht genug Gewicht einsparen, um Menschen und Vorräte in großen Mengen auf den Mond zu bringen“, sagte Clements. „Man muss irgendwo einen Ausgleich schaffen, aber gleichzeitig muss man die Menschen auch sicher dorthin bringen. Wir hoffen, ein geschätzter Teil dieser Industrie zu sein.
