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Raumfahrt und Kunststoffe

Where no flag has gone before

Vor fast genau fünfzig Jahren begann  das Weltraumzeitalter. Sputnik 1, der von den Russen am 4. Oktober 1957 in eine Erdumlaufbahn geschossene Satellit, bestand noch aus Aluminium. Doch schon wenige Jahre später verkündete Carl Snyder von der Reifenfirma Goodyear auf einer Fachkonferenz den verblüfften Mitarbeitern von NASA und Air Force seine These, dass künftige Raumfahrzeuge überwiegend aus Kunststoff gefertigt sein würden. Das ließ sich im Rahmen des amerikanischen Apollo-Programms noch nicht verwirklichen. Aber selbstverständlich waren die Raumanzüge, die Neil Armstrong und Edwin „Buzz“ Aldrin bei ihren Spaziergängen auf dem Mond trugen mit mehreren Kunststoffschichten gefüttert. Erst das erlaubte es ihnen jene kleinen Schritte auf dem Mond zu machen, die ein so großer Sprung für die Menschheit waren. Im Gepäck hatten die beiden Astronauten das bis heute wohl prominenteste Stück Kunststoff im Weltraum. Es misst 1 Meter mal 1,50 Meter, zeigt 50 weiße Sterne auf blauem Grund, sowieso sieben rote und sechs weiße Streifen. Die amerikanische Flagge, die Armstrong und Aldrin am 20. Juli 1969 auf dem Mond hissten, war aus Nylon und hatte die NASA 5,50 Dollar gekostet. 

Seit jenem historischen Tag werden Kunststoffe in der Raumfahrt universell eingesetzt. Das liegt zum einen daran, dass es bei Nutzlasttransporten ins All extrem auf das Gewicht ankommt. Bis zu 20.000 Dollar kostet ein solcher Transport pro Kilogramm und da bieten leichte Bauteile aus Kunststoff im wahrsten Sinne des Wortes geldwerte Vorteile. Doch auch zur Energieversorgung solcher Satelliten sind Kunststoffe unverzichtbar, denn sie werden von flexiblen Solarzellen angetrieben. Diese ausrollbaren Kraftwerke bestehen aus etwa 20 mm dünnen Kunststofffolien, auf die die fünf Millimeter dünnen aktiven Solarzellen aufgedampft werden. 

In Trägerraketen, wie zum Beispiel die europäische Ariane 5 sind Schall absorbierende Kunststoffschäume eingebaut. Diese schützen beim Start die empfindlichen elektronischen Systeme. 

Kunststoffe sind flexibel und anpassungsfähig. Diese Eigenschaft nutzt die europäische Raumfahrtagentur ESA beispielsweise bei ihren unbemannten Missionen zu unseren Nachbarplaneten. Die Sonden Mars-Express (gestartet im Juni 2003) und Venus-Express (gestartet im November 2005) sind nahezu baugleich. Da die Distanz zwischen Sonne und Venus nur etwa halb so groß ist, wie die zwischen Mars und Sonne, herrschen in der Nähe der Venus bis zu viermal höhere Temperaturen als beim Mars. Gleichzeitig wirkt auf die Sonde eine wesentlich höhere ionisierende Strahlung ein. Zur Abwehr dieser Einflüsse wurden bei Venus-Express die Radiatoren zur Abstrahlung überflüssiger Wärme aus dem Satellitenkörper vergrößert und der ganze Flugkörper in einen speziellen Schutzschild verpackt. Die als Multi-Layer Insulation (MLI) bezeichnete Isolation besteht aus bis zu 25 Lagen metallisierter High-Tech-Kunststoffe.

Das sind nur wenige Beispiele für die heute bereits alltäglichen Verwendungen von Kunststoffen in der Raumfahrt. Doch die Visionen der Wissenschaftler reichen natürlich noch viel weiter. Steven Dubowsky vom Massachussetts Institute of Technology (MIT) befasst sich seit Jahren mit der Entwicklung ultrakleiner und –flexibler Roboter aus Kunststoff, sogenannter Microbots. Kleiner und leichter als ein Tennisball, dabei vollgestopft mit Muskeln aus Plastik, sogenannten dieelektrischen Elastomeren, soll so ein Microbot sich selbst in nahezu jede Form transformieren können. Alles was es dazu braucht ist ein elektrischer Impuls, den ein auf dem Mond oder Mars gelandeter Microbot vom Kontrollzentrum auf der Erde empfängt.  „Wir könnten einen Beutel mit Plastikteilen auf den Mars schießen, aus dem sodann per Knopfdruck unterschiedliche Roboter entstehen“, flachst der MIT-Forscher. Gegenüber den bereits auf dem Mars befindlichen Rovern Spirit und Opportunity hätten diese Microbots entscheidende Vorteile. Sie könnten zu hunderten auf der Marsoberfläche herumhüpfen, dabei natürliche Hindernisse mühelos umkurven, und sich sogar, wie Artisten im Zirkus, zu unterschiedlichen Formen, beispielsweise Leitern oder Brücken zusammenbauen. 

Dubowskys Forschung wurde bis August diesen Jahres vom Institute for Advanced Studies der NASA finanziert. Dann wurde diese Querdenkerschmiede aus finanziellen Gründen geschlossen. Wie es mit den Microbots weitergehen wird ist daher ungewiss. Aber sicher ist: Auch in Zukunft werden Kunststoffe an Orte im Weltall reisen, die noch nie zuvor ein Polymer betreten hat.

© Kai Müllges       2007

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