Der Weltraum ist eine der extremsten Umgebungen, die man sich vorstellen kann. Oberhalb der isolierenden Erdatmosphäre sind Raumfahrzeuge extremen Temperaturen ausgesetzt, sowohl heiß als auch kalt, und einer deutlich erhöhten Gefahr von Strahlenschäden.
Die erste extreme Bedingung, mit der ein Raumschiff zu kämpfen hat, ist der Start. Die Rakete, die das Raumschiff in die Umlaufbahn bringt, schüttelt es ebenfalls heftig und schlägt es mit extrem lauten Schallwellen.
Jedes dieser Phänomene kann empfindliche Ausrüstungsgegenstände zerstören. Daher erstellen Ingenieure immer ein thermisches und strukturelles Modell des Raumfahrzeugs und testen es. Sie simulieren die Startbedingungen mithilfe des Vibrationstisches und der Akustikkammer im European Space Technology Center (ESTEC) der ESA in den Niederlanden.
Die Temperaturen im Weltraum können von extrem kalt, Hunderten von Grad unter dem Gefrierpunkt, bis zu vielen Hundert Grad über dem Gefrierpunkt reichen. vor allem, wenn sich ein Raumschiff in die Nähe der Sonne wagt.
Obwohl sich im Weltraum keine Luft befindet, wird Energie durch Strahlung übertragen, die normalerweise von der Sonne kommt und eine Erwärmung verursacht, wenn sie von Raumfahrzeugen, Planeten oder anderen Himmelskörpern absorbiert wird.
Je nachdem, wo im Weltraum ein Fahrzeug eingesetzt werden soll, bauen die Ingenieure entweder Kühlsysteme oder Isolatoren ein.
Im Fall des ESA-Kometenjägers Rosetta muss sich das Raumschiff jedoch zuerst in die Hitze des inneren Sonnensystems wagen, bevor es in das eiskalte äußere Sonnensystem aufbricht.
Die Ingenieure entwarfen ein System von „Lamellen“, die über die Kühlerplatten des Raumfahrzeugs passen. Wenn sich Rosetta im inneren Sonnensystem befindet, schwingen die Lamellen auf, sodass die Heizkörper überschüssige Wärme in den Weltraum abgeben können.
Später, im äußeren Sonnensystem, schlossen sich die Lamellen, um die Wärme im Inneren zu speichern. Um sicherzustellen, dass integrierte Schaltkreise und Computer in der Strahlungsumgebung des Weltraums arbeiten können, müssen empfindliche elektronische Geräte abgeschirmt werden.
Strahlung im Weltraum kann in "gefangene" und "vorübergehende" Typen unterteilt werden. Die eingefangenen Teilchen sind die subatomaren Teilchen, hauptsächlich Protonen und Elektronen, die vom Erdmagnetfeld eingefangen werden und die sogenannten Van-Allen-Strahlungsgürtel um unseren Planeten erzeugen.
Das Cluster-Quartett von Raumfahrzeugen soll in dieser Region des Weltraums arbeiten und diese untersuchen.
Die transiente Strahlung besteht hauptsächlich aus Protonen und kosmischen Strahlen, die ständig durch den Raum strömen und während der als „Sonneneruptionen“ bezeichneten magnetischen Stürme auf der Sonne verstärkt werden.
Wenn diese Strahlung mit elektronischen Schaltkreisen kollidiert, können sie den Inhalt von Speicherzellen verändern, dazu führen, dass Störströme um das Fahrzeug fließen oder sogar Computerchips ausbrennen.
Der Bau integrierter Schaltkreise, die den Auswirkungen von Strahlung widerstehen, wird als „Space Hardening“ bezeichnet. In der Regel werden die Chips so umgestaltet, dass sie in irgendeiner Weise vor schädlicher Strahlung geschützt sind. Ein anderer Ansatz besteht darin, die durch Weltraumstrahlung erzeugten Fehler zu erkennen und zu korrigieren.
Meteorschauer können auch Raumfahrzeuge beschädigen. Die kleinen Staubpartikel, die dazu führen, dass wir Sternschnuppen mit mehreren Kilometern pro Sekunde durch den Weltraum wandern, können dazu führen, dass große Anordnungen lebenswichtiger Sonnenkollektoren mit Sand gestrahlt werden.
Während eines Sturms der Leoniden zum Beispiel ließen Wissenschaftler das Hubble-Weltraumteleskop so drehen, dass seine Sonnenkollektoren den ankommenden Meteoren die kleinste Oberfläche zeigten.
Originalquelle: ESA-Pressemitteilung
