Hitzeschutz Glasmikrokugeln schützen Mars-Sonde vor Hitze und Reibung

Wenn das Mars Science Laboratory in diesem Jahr den roten Planeten erreicht, werden Mikrokugeln von Trelleborg den Rover Curiosity beim Eintritt in die Marsatmosphäre vor Hitze und Reibung schützen.

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Die bisher ehrgeizigste Marsmission der NASA nähert sich ihrem Höhepunkt: der geplanten Landung auf dem roten Planeten im August dieses Jahres. Im November 2011 brachte die US-Raumfahrtbehörde die Sonde des Mars Science Laboratory (MSL) auf den Weg. Kernstück der Mission ist der Rover Curiosity, ein großes mobiles Labor, das die Oberfläche des Planeten erforschen soll. Dafür muss die Sonde zunächst jedoch den Sinkflug und die enorme Hitze und Reibung beim Eintritt in die Marsatmosphäre überstehen.

Hier kommt Trelleborg ins Spiel: Lockheed Martin schrieb für den Bau der Kapsel zum Schutz der Curiosity-Sonde Hochleistungs-Glasmikrokugeln von Trelleborg vor. Die von Lockheed Martin Space Systems konstruierte Verbundstoffkapsel hat die Form eines abgestumpften Kegels, der den Rover auf dem Flug zum Mars vor den Einflüssen des offenen Weltraums und während des Eintritts in die Marsatmosphäre schützt. Mit ihrem Durchmesser von 4,50 m ist sie die größte Kapsel, die bei einer Marsmission je eingesetzt wurde. Die Kapsel ist mit einer Trägerkonstruktion und einem Hitzeschild versehen.

„Wegen seiner hohen Hitzebeständigkeit, dem geringen Gewicht und seiner flexiblen Eigenschaften ist das Eccospheres-System von Trelleborg seit den Anfängen des US-Weltraumprogramms ein wesentlicher Bestandteil von Ablations-, Isolations- und Haftsystemen für Raumfahrzeugkonstruktionen“, erklärt Will Ricci, Aerospace Sales Manager für Eccospheres. „Wir waren auch ein wichtiger Lieferant des Space-Shuttle-Programms der NASA. Bei der MSL-Mission war es entscheidend, dass die Konstruktion der Kapsel den Eintritt in die Marsatmosphäre schadlos überstehen würde.“

Lockheed Martin lieferte die Kapsel an das Jet Propulsion Laboratory der NASA, das die MSL-Mission steuert und für Konstruktion und Bau des Rover Curiosity verantwortlich war.

Welche wissenschaftlichen Ziele verfolgt die Mission? Zunächst soll geklärt werden, ob ein Leben auf dem Mars jemals möglich war. Außerdem sollen die klimatischen und geologischen Verhältnisse des Planeten untersucht und eventuelle bemannte Forschungsmissionen vorbereitet werden.

Der Hitzeschutz der Kapsel umfasst zwei Teile. Der vordere Teil besteht aus einem Material, das Phenolic-Impregnated Carbon Ablator (PICA) genannt wird und die Hauptlast beim Eintritt in die Marsatmosphäre tragen soll. Der hintere Teil ist aus einem extrem leichten, ablativen Material (SLA-561V), das unter anderem Eccospheres von Trelleborg enthält. SLA-561V wurde bei allen bisherigen Marssonden der NASA eingesetzt.

Dünnwandige Hohlkugeln aus natriumarmem Borosilikatglas

Eccospheres von Trelleborg sind dünnwandige Hohlkugeln aus natriumarmem Borosilikatglas. Für das bloße Auge sehen sie wie ein feines weißes, luftiges Pulver aus, aber unter dem Vergrößerungsglas erkennt man nahezu perfekte Kugeln. Durch ihren Einsatz lassen sich Konstruktionskosten senken, Materialeigenschaften verstärken und die Verarbeitbarkeit verbessern.

Die exklusive Zusammensetzung des Materials und die spezielle Fertigungstechnik der Eccospheres ergeben ein chemisch besonders träges, natriumarmes Glasprodukt, das sich durch überlegene thermische Eigenschaften auszeichnet und Temperaturen bis zu 900 °C standhält. Im Vergleich zu anderen Glasfüllstoffen beeinflussen Eccospheres kaum die Eigenschaften von Harzen. Gleichzeitig erlaubt das Eccospheres-System einen sehr hohen Volumenanteil in flüssigem Harz. Hinzu kommt, dass Eccospheres infolge ihrer geringen Auswirkung auf die Harzviskosität und ihrer interaktionsfreien chemischen Reinheit ein Höchstmaß an Flexibilität bei der Stoffzusammensetzung zulassen.

„Die Kapsel ist als Schutz für den Rover auf dem acht Monate langen Flug zum Mars ein wesentlicher Bestandteil der Mission“, erklärt Rich Hund, MSL Aeroshell Program Manager bei Lockheed Martin. „Ihre Hauptaufgabe ist es, den Rover und die Abstiegsstufe am Tag der Landung vor der intensiven Hitze beim Eintritt in die dünne Marsatmosphäre zu schützen, damit die wichtige Mission auf dem Mars erfüllt werden kann.“ (jv)

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