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ASTROBEES
Andocken mit Gecko-Effekt
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Technischen Universität Braunschweig
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1. März 2021

Die Überreste der Raumfahrt im erdnahen Weltraum werden zu einem immer größeren Problem. Eine Lösung könnten kleine Sonden sein, die den Weltraummüll gezielt einsammeln oder zum Absturz bringen. An Bord der Internationalen Raumstation ISS wurde dafür nun ein Andockmechanismus getestet. Er basiert auf dem Gecko-Effekt.

Glover

Auf der ISS: US-Astronaut Victor Glover mit zwei Astrobees am 28. Dezember 2020. Astrobee Nr. 1 ist ausgestattet mit einem Gecko-basierten Docking-Mechanismus, Nr. 2 ist ausgestattet mit Multilayer-Insulation-Material. Foto: IRAS/TU Braunschweig[Großansicht]

Die Internationale Raumstation ISS hat Astrobees – kleine fliegende Roboter – an Bord. Für Experimente wurden diese Astrobees mit einem Docking-Mechanismus ausgestattet. Dieser Mechanismus basiert auf Materialien mit Gecko-Effekt und soll helfen, Objekte im All zu greifen und so beispielsweise Weltraumschrott zu beseitigen. Im Dezember 2020 konnte der Docking-Mechanismus, entwickelt an der Technischen Universität Braunschweig in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Neue Materialien, erfolgreich im All getestet werden.

Auf der ISS wurde der Docking-Mechanismus erstmals am 28. Dezember 2020 von US-Astronaut Victor Glover und noch ein zweites Mal am 18. Januar 2021 von seiner Kollegin Shannon Walker unter Weltraumbedingungen ausprobiert. Beide demonstrierten, wie zwei Astrobee-Roboter, einer davon ausgestattet mit gecko-inspirierten Materialien, automatisch aneinander andocken. Die gecko-inspirierten Haftmaterialien wurden vom Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken zur Verfügung gestellt. Die Astrobees sind eine Entwicklung der NASA. Das Experiment verantwortete das Institut für Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig im Rahmen des Projekts REGGAE (REduced Gravity Gecko Adhesion docking Experiments).

Die Gecko-Technologie, inspiriert von der Fähigkeit des Echsenfußes zum kontrolliertem Haften und Ablösen, wird für das automatisierte Handling, beispielsweise beim Sortieren und Verpacken in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Deren Einsatz für Raumfahrtanwendungen ist jedoch noch weitgehend unerforscht. Eine Herausforderung liegt darin zu zeigen, dass man mit Gecko-Haftmaterialien auch freischwebende, fliegende Objekte "greifen" kann. Im All kommt erschwerend hinzu, dass sich Zielobjekte nicht kooperativ verhalten und meistens taumeln, keine Signale senden oder Lage und Position nicht regeln können.

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Der neue Ansatz der TU Braunschweig unterscheidet sich von vorherigen Experimenten darin, dass das Docking nicht manuell, sondern automatisiert realisiert wurde. Die nötigen Kräfte zum Aktivieren der Adhäsionskräfte entstehen durch die Geschwindigkeitsregelung des aktiven Satelliten. Ein passiver Ausrichtmechanismus korrigiert kleine Winkelfehler und dämpft den Stoß beim Kontakt mit dem frei schwebenden Objekt ab.

In den Experimenten konnten zudem verschiedene Gecko-Haftmaterialien an verschiedenen Oberflächen getestet werden, die typischerweise beim Bau von Satelliten Verwendung finden: Acrylglas bei Solarpanelen, Multilayer Insulation als Wärmedämmmaterial und Aluminium für die Außenhaut. Durch den passiven und zugleich kompakten Aufbau lässt sich der Dockingmechanismus auch auf kleinen Plattformen wie CubeSats implementieren. Der Einsatz auf CubeSats bedeutet erhebliche Kostenersparnisse. Eine typische Anwendung wäre das Einfangen von Weltraummüll.

Tausende Tonnen Weltraumschrott umkreisen derzeit die Erde. Sie stellen ein immer größer werdendes Problem in der Raumfahrt dar, da von ihnen große Gefahr ausgeht. Bereits zentimetergroße Teile können bei einer Kollision erheblichen Schaden an Satelliten und Raumstationen verursachen. Um Ordnung und Sicherheit zu gewährleisten, muss der Weltraumschrott beseitigt werden. Kleine Satelliten mit Gecko-Technologie an Bord könnten hier einen wichtigen Beitrag leisten.

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siehe auch
Weltraummüll: ESA beauftragt Müllbeseitigung aus Erdorbit - 2. Dezember 2020
ClearSpace-1: Saubermachen im Erdorbit - 11. Dezember 2019
Weltraumschrott: Deorbiting-Systeme im Visier - 22. Januar 2019
Weltraumschrott: Auf der Spur gefährlicher Weltraumtrümmer - 3. September 2013
Links im WWW
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