Ein Forschungsteam der University of Surrey hat eine Nanobeschichtung erfunden, die die Betriebstemperatur weltraumtauglicher Strukturen von 120 °C auf 60 °C senken kann.

Die als multifunktionale Nanobarrierestruktur (MFNS) bezeichnete Nanobeschichtung kann dank ihres maßgeschneiderten Auftragssystems bei Raumtemperatur zusammen mit Raumfahrzeugsensoren und fortschrittlichen Verbundmaterialien verwendet werden.

Professor Ravi Silva, ein korrespondierender Autor der Studie und Direktor des Advanced Technology Institute an der University of Surrey, sagte: „Der Weltraum ist ein wundersamer, aber gefährlicher Ort für uns Menschen und andere von Menschenhand geschaffene Strukturen. Sie sind sperrig und können seien Sie restriktiv, wenn es um die thermische Kontrolle geht.

„Unsere neue Nanobeschichtung kann nicht nur Strahlen- und Wärmeschutz bieten, sondern auch Energie ernten zur späteren Verwendung.“

Die begleitende Studie,‘Multifunktionale Nanostrukturen mit kontrollierbarer Bandlücke, die eine hochstabile Infrarotstrahlung für ein intelligentes Wärmemanagement liefern,‘ erscheint in ACS-Nano.

Die Beschichtung schützt Raumfahrzeuge vor schädlicher Strahlung

Raumfahrzeuge müssen enorme Schwankungen der Sonnen- und Weltraumstrahlung berücksichtigen, um sicherzustellen, dass ihre Nutzlasten wie vorgesehen funktionieren. Die Temperatur des Raumfahrzeugs wird aufrechterhalten, indem Strahlung und äußeres Wetter feinfühlig mit intern erzeugter Wärme ausgeglichen werden.

Atomarer Sauerstoff (AO) entsteht, wenn Sauerstoffmoleküle auseinanderbrechen, ein Prozess, der im Weltraum aufgrund der Fülle an ultravioletter (UV) Strahlung erleichtert wird. AO reagiert dann mit organischen Oberflächen auf Raumfahrzeugen und baut sie ab.

Die Nanobeschichtung besteht aus einer Pufferschicht aus Poly(p-xylylen) und einer Übergitterschicht aus diamantähnlichem Kohlenstoff, um ihr eine mechanisch und ökologisch ultrastabile Plattform zu verleihen.

Das bedeutet, dass die MSFN ein Schiff vor AO- und UV-Strahlung schützen kann. Aufgrund seiner dielektrischen Natur, die über einen breiten Bereich von Funkfrequenzen transparent ist, kann es auch auf hochempfindliche Lasten und Strukturen wie Antennen aufgetragen werden, ohne die Leistung wesentlich zu beeinträchtigen.

Änderung der Absorption von AO- und UV-Strahlen durch Raumfahrzeuge

Interessanterweise stellte das Team fest, dass es möglich ist, einzustellen, wie viel AO und UV ein Fahrzeug absorbieren und ernten kann, während sich ein Fahrzeug in einer niedrigen Erdumlaufbahn befindet.

Paolo Bianco, Global R&T Cooperation Manager bei Airbus Defence and Space, kommentierte: „Unsere gemeinsame Forschung mit der University of Surrey hat sich mit dieser neuesten Entwicklung einer Nanobeschichtung zum Schutz umlaufender Satelliten erneut ausgezahlt.“

Professor Silva sagte abschließend: „Die University of Surrey pflegt eine lange und produktive Partnerschaft mit Airbus. Ob es um die Entwicklung hochmoderner Nanostrukturen zum Schutz von Raumfahrzeugen oder die Herstellung weltweit führender elektrischer Weltraummotoren mit dem Surrey Space Center geht, auf diese Beziehung sollten unsere Region und sogar das Land stolz sein.“