Braunschweiger Technik funkt im All

Hochwasser, Waldbrände, Ölteppiche auf dem Meer, Veränderungen des arktischen Eispanzers – all das soll der Satellit Sentinel 1a beobachten und die Daten zur Erde senden. Noch in diesem Jahr will die Europäische Weltraumbehörde Esa den Satelliten in die Erdumlaufbahn schicken. Er wird von Astrium gefertigt, einem Tochterunternehmen des Luft- und Raumfahrt-Konzerns EADS. Ausgerüstet ist der Satellit mit einer zwölf Meter langen Antenne. Sie besteht aus 600 Bauteilen – exakt Hohlleitern –, die in Braunschweig aus Kohlefaser-Kunststoff gefertigt und mit Kupfer beschichtet wurden.

Dieses Verfahren ermöglicht es, dass die Antenne zugleich sehr fest, sehr steif und sehr leicht ist. Ein Hohlleiter ist zwar knapp 90 Zentimeter lang, wiegt aber nur 150 Gramm. Gefertigt wurden die Hohlleiter in Handarbeit vom Braunschweiger Unternehmen Invent. „Wir sind spezialisiert auf die Konstruktion, Berechnung und Prototypen-Entwicklung von faserverstärkten Kunststoffen“, sagte Technischer Leiter Carsten Schöppinger.

Das Braunschweiger Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik wiederum hat im Auftrag von Astrium das Verfahren zur Kupferbeschichtung der Kunststoff-Hohlleiter entwickelt. Ohne diese Beschichtung würde die Antenne nicht funktionieren.

Die große Herausforderung dieses Projektes war es, die Bauteile außen und innen so zu beschichten, dass das Kupfer dauerhaft und trotz großer Temperaturunterschiede auf dem Kunststoff hält. Denn beide Materialien „arbeiten“ ganz unterschiedlich. Jeder kennt das, wenn zum Beispiel die Farbe wegen der Witterungseinflüsse vom Holzfensterrahmen blättert. „Die Satelliten sind aber Temperaturunterschieden von +150 Grad bis -150 Grad ausgesetzt“, sagte Andreas Dietz, Gruppenleiter beim Fraunhofer-Institut.

Nach seinen Angaben hat das zehnköpfige Fraunhofer-Team seit 2006 an dem Projekt gearbeitet – mit einer Vielzahl von Testreihen. Dabei wird der Kohlefaser-Kunststoff nicht direkt mit Kupfer beschichtet. Zuvor wird der Kunststoff im Tauchbad mit Säure geätzt. Es folgen ebenfalls im Tauchbad eine Beschichtung mit Kobalt, um die Leitfähigkeit herzustellen, und eine Beschichtung mit Nickel, damit das Kupfer besser hält. „Insgesamt sind 50 Arbeitsschritte erforderlich, das können nur wir, “, sagte Dietz. Abschließend wurde die Kupferbeschichtung noch mit einer Art Schutzlack überzogen. Das Besondere: Alle Beschichtungen zusammen sind nur etwa halb so dick wie ein menschliches Haar. Das Institut will dieses Pilotprojekt weiterentwickeln, sagte Dietz. So soll das Verfahren günstiger und umweltfreundlicher werden. Nach seiner Einschätzung werden beschichtete Kohlefaser-Kunststoffe künftig immer häufiger zum Einsatz kommen – etwa im Maschinen-, Auto- und Flugzeugbau. Dietz: „Leichte Materialien verbessern die Energieeffizienz.“