20.1.2006, 16:56 Uhr
"Blutgefäße" für selbstheilende Raumsonden
Raumsonden könnten künftig Selbstheilungskräfte nach dem Vorbild des menschlichen Körpers besitzen. Entsprechende Versuche haben zwei englische Ingenieure durchgeführt. Tritt ein Riss in Hülle oder tragenden Strukturen des Flugkörpers auf, entleeren winzige "Blutgefäße" ihren Inhalt in die beschädigte Region und führen so einen Wundverschluss herbei.
Bei den Blutgefäßen handelt es sich um einige Zehntel Mikrometer feine Glasröhrchen. Einige von ihnen enthalten ein Epoxidharz, andere den zugehörigen Härter. Brechen die Röhrchen, kommen beide Substanzen zusammen und reagieren zu einem soliden Kunststoff-Pfropf, gewissermaßen einem Blutgerinnsel.
Derart gerüstet, kann eine Raumsonde nicht nur Temperatursprüngen von mehreren Hundert Grad Celsius, sondern auch Einschlägen von Mikrometeoriten und der Korrosionskraft aggressiver Sauerstoffatome gelassen entgegensehen, hoffen Ian Bond und Richard Trask von der University of Bristol. Das Duo testete das Konzept mit Förderung durch die europäische Raumfahrtagentur ESA.
Bei Belastung brechen die Glasröhrchen und entleeren ihren Inhalt (markiert durch einen fluoreszierenden Farbstoff) in die beschädigte Region. Bilder: ESA
Die Forscher betteten 0,06 Millimeter feine Glasröhren in einen mehrlagigen Kunststoff ein, füllten die Röhrchen mit Epoxidharz und Härter und versiegelten sie. Dann "beschädigten" sie das Material, indem sie einen Metallkegel mit einer Kraft von 2.500 Newton hineindrückten - entsprechend der Gewichtskraft einer viertel Tonne.
Mikroskopaufnahmen zeigten, dass die Röhrchen unter der Belastung brachen und ihren Inhalt freisetzten. Und tatsächlich stellte die so ausgelöste Reaktion die Stabilität des Materials wieder her: Zwar wies der mit Glasröhrchen bestückte Kunststoff anfänglich nur 84 Prozent der Biegefestigkeit des reinen Kunststoffs auf. Nach der Belastung und nach Abschluss der "Blutgerinnung" war der Wert jedoch auf 87 Prozent gestiegen, während er in dem reinen Kunststoff nur noch 72 Prozent betrug.
"Wir haben nur den ersten Schritt getan", betont der zuständige ESA-Forscher Christopher Semprimoschnig. "Bis diese Technologie in einem Raumflugkörper zum Einsatz kommt, wird es noch mindestens ein Jahrzehnt dauern." Der potenzielle Nutzen sei jedoch beträchtlich: Einerseits sänken die Missionskosten, indem sich die Lebensdauer einer Sonde oder eines Satelliten verlängere. Andererseits könnten selbstheilende Sonden ausgedehnte Flüge in die Tiefen des Sonnensystems unternehmen, wie sie derzeit als zu riskant erschienen.
Forschung: Ian Bond und Richard Trask, Department of Aerospace Engineering, University of Bristol, Bristol; Christopher Semprimoschnig, ESA-ESTEC, Nordwijk
WWW:
Multifunctional Composites Group, University of Bristol
Epoxidharz
Biomimetics, ESA Advanced Concepts Team
Self-healing polymers, University of Illinois
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