Raumfahrt und Sicherheitstechnik

Sicherheitstechnik lässt die meisten Menschen zuerst an Schutz gegen Einbrecher denken. Danach folgen Brandschutz und Schutz vor Hochwasser. Doch dass Sicherheitstechnik viel mit Computertechnik und Elektrizität zu tun hat, kommt den wenigsten Menschen in den Sinn. Kein Wunder, ist diese Sicherheitstechnik doch selbstverständlich!

Sicherheitstechnik im Computerzeitalter umfasst so „lächerlich normale“ Dinge wie Schaltleisten oder Gummiprofile, Kunststoffgegenstände also, die Kabel und Schalter verbinden und absichern und so deren Funktionalität garantieren. Kein Wunder, dass sich Unternehmen, die für die Raumfahrt zuliefern wollen, mit ganz besonderen Werkstoffen und Techniken befassen müssen.

Raumfahrt beeinflusst Kunststoffherstellung

Mit Beginn der 1960er Jahre veränderte sich die Kunststoffherstellung grundlegend. Es galt, die Eigenschaften von Kunststoff für die boomende Raumfahrt zu optimieren. So genannte Hochleistungskunststoffe wurden entwickelt, die durch ihre besonderen Eigenschaften den Anforderungen in der Raumfahrt und Luftfahrt gewachsen waren.

Lies dazu unseren Beitrag zum Thema Hochleistungswerkstoffe!

Im Kunststoffsektor war es vor allem die Temperaturbeständigkeit, die die Wissenschaftler und Entwickler beschäftigte. In der Raumfahrt sind sowohl Schläuche als auch Kabel extremen Temperaturen ausgesetzt, die Kunststoffe sollen diesen Anforderungen gerecht werden und auch bei langer Zeit im Weltraum keinen Schaden davontragen.

Heute werden Hochleistungskunststoffe hauptsächlich durch so genannte Polykondensationprozesse hergestellt, die eine hohe Reinheit der Ausgangsstoffe verlangen. Dazu findest Du hier einen spannenden Artikel auf der Wikipedia.

Doch nicht nur die Raumfahrt und Luftfahrt haben die Entwicklung von Hochleistungskunststoffen und den damit verbundenen Auswirkungen auf die Sicherheitstechnik vorangetrieben. Auch in der Nukleartechnik kommen Kunststoffe zum Einsatz, die höchsten Anforderungen genügen müssen und darum immer weiterentwickelt werden.

Hier findest Du noch weitere Beiträge zum Thema Raumfahrt Technik:

Design und Technik aus der Raumfahrt

Raumfahrt und GPS

Erfindungen aus dem Weltall

CNC Drehen für die Raumfahrt: Präzise Arbeit

Drehteile aus verschiedensten Materialien begleiten unseren Alltag, werden aber von den meisten Menschen kaum bewusst wahrgenommen. Die Raumfahrt hat die Entwicklung und Herstellung von Drehteilen insofern beeinflusst, also es für diesen Wirtschaftsbereich enorm präziser Teile bedarf, die zum Teil im Reinraum produziert werden müssen. Ganz klar, in der Raumfahrt darf kein Bröselchen stören, genauso wie in der Medizin.

Hochleitungswerkstoffe: Hoch entwickelte Alleskönner

Die in der Luft- und Raumfahrt verwendeten Drehteile und Frästeile werden aus so genannten Hochleistungswerkstoffen hergestellt. Unter Hochleistungswerkstoffen versteht man Werkstoffe, die durch verschiedene Zusätze oder Verarbeitungsschritte verbesserte Eigenschaften aufweisen. Auf der sehr spannenden Seite „Chemie-Umwelt“ wird dies anhand des Beispiels Nickellegierungen beschrieben: Nickellegierungen sind Werkstoffe, die mindestens 30 Prozent Nickel beinhalten. Wenn man diese Legierungen mit anderen metallischen oder nichtmetallischen Stoffen kombiniert, können die dadurch entstandenen Werkstoffe eine bessere Hitzebeständigkeit aufweisen, besser gegen Korrosion geschützt sein oder besondere elektrische oder magnetische Charakteristika mitbringen.

Für die Raumfahrt erwartet man sich also bestimmte Leistungen von einem Werkstoff und dieser wird dann entsprechend entwickelt, bevor er überhaupt zu einem bestimmten Teil verarbeitet werden kann. Dass hier eine Menge Forschung betrieben wurde, die uns nun auch im Alltag etwas bringt, liegt auf der Hand.

Zertifizierung für Raumfahrtprodukte

In Europa kann man nicht einfach so Produkte für die Luft- oder Raumfahrt herstellen. Drehereien zum Beispiel, die sich auf CNC Drehen spezialisiert haben, können mit einer entsprechenden Zertifizierung auch für die Luft- und Raumfahrttechnik produzieren, von der gewöhnlichen Schraube bis hin zum super Präzisionsteil.

Bei der Zertifizierung, die in Europa vorausgesetzt wird, handelt es sich übrigens um die EN 9001 Zertifizierung für Luft- und Raumfahrt.

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Satelliten beobachten

Für Hobbyastronomen und Freunde von Technik und Raumfahrt sind Satelliten ganz ein besonderes Thema. Immerhin bewegen sich etwa 15.000 künstliche Sternchen in einer Erdumlaufbahn, in einer Höhe von 200 bis 800 Kilometern über dem Boden. Spezialsatelliten, die für die Telekommunikation oder Forschung arbeiten, kreisen auch in größerer Höhe um die Erde, über ihnen bewegen sich die Satelliten, die unser Fernsehprogramm übertragen helfen. Diese hoch kreisenden Objekte kann man mit einem Teleskop beobachten, die „niedrig“ kreisenden jedoch mit bloßem Auge.

Einmal pro Tag um die Erde

Satelliten sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Allein der Ausfall sämtlicher Fernsehsatelliten würde unser Freizeitverhalten extrem verändern – vielleicht nicht zum Schlechten, wie in verschiedenen Spielfilmen behauptet wird. Unser Filmtipp zum Thema: „Die fetten Jahre sind vorbei“.

Fernsehsatelliten kreisen einmal pro Tag um die Erde, was genauso lang dauert, wie die Drehung der Erde um ihre eigene Achse. Das ist notwendig, um den Satelliten in Bezug auf die Erde an derselben Stelle zu halten, denn ansonsten müssten wir permanent unsere TV Satellitenschüsseln nachjustieren. Zu diesen „geostationären“ Satelliten gehören übrigens auch die Wettersatelliten, die uns das Satellitenbild für die Wetternachrichten liefern.

Die tiefer fliegenden Satelliten, also jene, die wir mit freiem Auge beobachten können, sind für Satellitentelefonnetze notwendig oder ermöglichen uns die Navigation via GPS. Je nach Größe des Objekts genügt der geübte Blick in den Himmel, ein Fernglas oder für die kleineren oder weiter entfernten Satelliten ein Teleskop.

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Die künstlichen Sterne funkeln – und reisen von West nach Ost

Es gibt Satelliten, die sich auf einer polaren Umlaufbahn befinden, also von Norden nach Süden über die Erde bewegen. Diese Bahn wird für Erdbeobachtungssatelliten wie LANDSAT, Envisat, ERS und NOAA genutzt. Die meisten Satelliten kreisen jedoch von Westen nach Osten um die Erde. Dies liegt daran, dass die Erde von Westen nach Osten rotiert und man so bis zum Eintauchen in die Erdumlaufbahn die Drehung der Erde nutzen kann und weniger Treibstoff für die Raketen benötigt. Einige wenige Satelliten kreisen von Osten nach Westen, so zum Beispiel der Spionagesatellit Ofeq.

Neben der Beobachtung der kleinen, stetig leuchtenden Punkte am Himmel sind die so genannten Satelliten Flares besonders interessant für Himmelsbeobachter. Zu diesen Flares kommt es, wenn der Satellit über spiegelnde Flächen verfügt, die das Sonnenlicht der Erde reflektieren. Das tut sie jedoch nicht permanent, sondern nur, wenn der Satellit so gedreht ist, dass das Sonnenlicht direkt auf die Fläche trifft. Diese Himmelserscheinung dauert etwa 20 Sekunden und ihr Auftreten kann berechnet werden.

Auf astronomie.info kannst Du alles zu den Satelliten und den Flares nachlesen und bekommst dort auch einen Link zu den beobachtbaren Flares! Astronomie.info finanziert sich ausschließlich über Spenden, trage auch Du etwas bei, wenn Dir die Seite gefällt!

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Rolllauftore und Weltraumtechnik?

Wenn man im Supermarkt beobachtet, wie sich ein Rolltor zu einem Kühlraum wie von Zauberhand öffnet, ein Mitarbeiter einen Wagen voll gekühlter Ware herausschiebt, um diese zu den Kühltruhen zu transportieren und sich das Tor dann rasch wieder schließt, denkt man selten an den Weltraum. Am ehesten vielleicht noch wegen der Temperatur.

Dabei sind Rolltore und Schnelllaufrolltore aus Industrie und Technik – und auch Weltraumtechnik – nicht wegzudenken. Vor allem in der Luft- und Raumfahrtindustrie geht es um technische Teile, die von höchster Präzision sein müssen und nicht verunreinigt werden dürfen. Das Betreten und Verlassen von Werkräumen hat rasch zu erfolgen, meist gibt es vor den eigentlichen Außenbereichen noch Schleusen, um eventuelle Verunreinigungen zu vermeiden.

Von reinraumtauglichen Toren und der ISS

Man benötigt also Tore, die reinraumtauglich sind und rasch und zuverlässig funktionieren, ein „normales Tor“ oder eine Tür mit Klinke wäre hier fehl am Platz.

Rolltore und Schnelllauftore können sowohl als Eingänge für Menschen angelegt werden, als auch riesengroße Flächen Abdecken, so werden diese für moderne Hangars im Flugzeugbau genauso wie in der Raumfahrt verwendet.

Wer also das nächste Mal im Supermarkt ein Rolltor sieht, wird vielleicht an die ISS denken, die 16 Mal pro Tag um die Erde fliegt – und von der Erde aus sogar mit freiem Auge zu beobachten ist!

Hier geht es zum Beitrag „Polarlichter aus der ISS betrachtet„.

Kanaltechnik profitiert von Raumfahrt

Zum Glück kennt das nicht Jeder: da kommt ein kleines Unwetter, überschwemmt den Keller und danach geht gar nichts mehr. Sämtliche Abwässer des Hauses fluten wieder auf dem Weg zurück, auf dem sie eigentlich die Wohnräume verlassen sollten und niemand kann feststellen, wo der Fehler liegt. Man muss einen Profi, also Installateur, rufen, der mit allerlei Spezialgeräten feststellt, wo der Abfluss verstopft ist und diesen wieder frei bekommt.

Kaum jemand, der in der mühsamen Situation ist, macht sich Gedanken über die Werkzeuge und Hilfsmittel, die der Installateur mithaben muss und wie diese entwickelt wurden. Nicht alle Gerätschaften wurden eigens für Installateure entwickelt!

Zugegebener weise stammen Dichtkissen und Absperrblasen tatsächlich aus der Kanaltechnik. Bei diesen Profihilfsmitteln handelt es sich um Abdichtungssysteme aus Kunststoff, die in den Abfluss eingeführt und dort aufgepumpt werden. Sie sollen das Eindringen von Flüssigkeiten verhindern, so eben zum Beispiel nach einer Überschwemmung. Doch auch nach Bränden, denn dann muss beispielsweise das Eindringen von Löschwasser in das Kanalsystem verhindert werden.

Anders sieht es aber mit der Kanalkamera aus, denn diese kleinen, mobilen Geräte erleben in den vergangenen Jahren Entwicklungsschritte, die nur möglich sind, weil auch eine zweite Branche Interesse an dem Produkt hat: die Raumfahrt. Speziell in der Raumfahrt ist man auf mobile, ferngesteuerte Kamerasysteme angewiesen, die überall dort zum Einsatz kommen, wo der Mensch keinen einfachen Zugang mehr hat. Große, schwere und unhandliche Geräte kosten viel Platz und Gewicht und genau das gilt es in der Raumfahrt zu vermeiden.

Kein Wunder also, dass seit Neuestem kleine Kameras auf dem Markt auftauchen, die laut Herstellerangaben sowohl im Unterwasserbereich also auch als Kraftfahrzeugdetektor, als Kanaldetektor, in der Erdölbranche und in der Raumfahrt ihren Einsatz finden. Beim Experten für Kanaltechnik, der Haas Abwassertechnik, kann man all das Wissen zum Thema Kanaltechnik und Raumfahrt nachfragen und all das Profigerät erwerben, das für die Kanalprüfung und –reinigung vonnöten ist. Kameras, die auch in der Raumfahrt ihre Anwendung finden, bekommt man über das Netz – falls unter den Lesern Hobbyastronauten sitzen!

Raumfahrt und GPS

Das GPS-System: eine segensreiche Erfindung, die genauso wie das Internet oder unser Mobilfunktelefon nicht mehr aus unserem täglichen Leben wegzudenken ist. Jeder hat schon einmal von diesem System gehört, manche profitieren direkt davon, aber alle ziehen zumindest indirekten Nutzen daraus.

Aber wie funktioniert dieses GPS eigentlich? GPS bedeutet „Global Positioning System“ und wurde 1973 vorwiegend für militärische Zwecke entwickelt. Zunächst bestand das System aus 24 Satelliten, die auf sechs kreisförmigen Bahnebenen die Erde umrundeten, die Bahnen jeweils 55 Grad gegenüber dem Äquator geneigt. Die Satelliten schwebten in einer Höhe von 20 000 km und somit war die Entfernung zur Erdoberfläche recht hoch. Dies war nötig, um eine Umlaufzeit von exakt 12 Stunden festzulegen. Einfach und kurz kann die Funktionsweise der Satelliten wie folgt erklärt werden: Sie strahlen hochfrequente Mikrowellenpulse aus und erreichen damit von allen Seiten die Erdoberfläche. Zehntausende von Signalen pro Sekunde werden somit vom GPS-Empfänger auf der Erde empfangen, um daraus die Entfernung zum Satelliten zu errechnen. Die GPS-Empfänger sitzen dann beispielsweise in einem Flugzeug, in einem Auto, in einem Schiff, U-Boot oder sonstwo. Genauso kann dann der Standort bestimmt werden oder auch eine Routen-Berechnung durchgeführt werden. Ganz klar erkennbar ist somit, dass ohne die Raumfahrt kein GPS möglich wäre und wir ohne diese vermutlich immer noch mit Landkarten im Auto sitzend heiße Diskussionen über den richtigen Weg zum Ziel führen würden!

Eine weiterführende Entwicklung, die aus der Idee des GPS resultiert, ist übrigens die Positionsmessung in Echtzeit – ein Positionsmesssystem, das uns Sportübertragungen, wie wir sie heute gewohnt sind, überhaupt erst möglich macht.

Verrückte Tatsachen aus dem Weltraum

In den wenigen Einblicken, die die Menschheit bisher in die unglaublichen Weiten des Weltraums gemacht hat, sind zahlreiche unglaubliche – man könnte sagen verrückte – Tatsachen ans Licht gekommen. Unglaublich aber wahr ist zum Beispiel, dass Uhren an Bord von schnell fliegenden Raumfahrzeugen langsamer gehen. Bewiesen wurde dies 1985 bei einer extra dafür durchgeführten Mission, die mit Hilfe von besonders genauen Atomuhren diesen Effekt dokumentierte. Die Zeit vergeht also tatsächlich, wie schon in der Relativitätstheorie besagt, schneller oder langsamer – abhängig von der Geschwindigkeit – und ist in der Tat keine konstante, also immer gleiche, Größe.

Materialien verändern sich im Weltraum

Albert Einstein wäre wohl auch nicht von der Tatsache verwundert, dass sich Materialien im Weltraum verändern. Die ersten Flugkörper, die man ins All schickte, verglühten nach geraumer Zeit oder zerfielen in sämtliche Einzelteile. Im Laufe der Raumfahrt-Geschichte entwickelten Ingenieure und Wissenschaftler der Raumfahrttechnologie spezielle Materialien, die den extremen Umwelteinflüssen im Weltraum gewachsen waren. Und dennoch kommen die Wissenschafter und Satelliten-Konstrukteure immer wieder an ihre Grenzen, vor allem, wenn es um die Zeit im All geht. Gewisse Materialien bestehen dort nur für einen geraumen Zeitraum, bevor sie dann verglühen – ohne zielführenden Abschluss eines bestimmten Einsatzes.

Dichtungstechnik in der Raumfahrt

Einen ganz besonderen Stellenwert erfüllt die Dichtungstechnik in der Raumfahrttechnologie. Je nach Einsatzort werden Dichtungen, die Hochfrequenzvibrationen, extremen Temperaturunterschieden, hohen Drücken und aggressiven Medien standhalten, eingesetzt. Gerade diese dynamischen, extrem anpassungsfähigen und widerstandsfähigen Gleitringdichtungen sorgen dann dafür, dass ein Satellit nicht gleich in seine Einzelteile zerbröselt. Stabile Leichtbaulösungen mit geringer Oberflächenreibung sowie höchste Präzision auf allen Ebenen machen einen reibungslosen Einsatz im All erst möglich. Unglaublich mit welchen Umgebungskriterien die Luft- und Raumfahrttechnik zu kämpfen hat. Unglaublich verrückt, dieser Weltraum.

Mehr zu Fakten aus der Raumfahrt:

Mini-Satelliten im All: http://www.wissenschaft.de

Alles zum Thema Raumfahrt: http://www.dlr.de

Die schönsten Bilder aus dem All: http://www.weltderwunder.de

Die Relativitätstheorie: https://de.wikipedia.org

Das ist Raumfahrt: Präzision und Genauigkeit

In der Luft-und Raumfahrt zählt – wie in vielen Bereichen der Industrie – besonders stark die Qualität der verwendeten Einzelteile. Speziell bei Flugzeugen, Shuttles oder Raketen ist es undenkbar, dass ein Start abgebrochen werden muss, ein Flug unterbrochen werden muss oder ein Unglück geschieht, weil ein Einzelteil nicht perfekt verarbeitet worden ist. Immerhin geht es immer um Menschenleben.

Bei der Luftfahrzeug-Herstellung wie auch bei der Instandhaltung von Flugzeugen oder Shuttles müssen Bauteile also höchst präzise verarbeitet werden, um den enormen Ansprüchen genügen zu können.

Triebwerksteile, komplexe Bauteile oder die Bestandteile von Sicherheitssystemen müssen zu 100 Prozent funktionieren, hier darf es nicht zu Fehlern kommen. Ein Fachgebiet aus Industrie und Technik, dass durch die Raumfahrt extrem voran getrieben wurde, ist die industrielle Teilereinigung.

Die industrielle Teilereinigung findet nicht nur in den Bereichen Luftfahrt und Raumfahrt ihre Anwendung, sondern überall dort, wo Sicherheit und Präzision gefordert sind. Auch im Automobilbau oder in der Herstellung von medizinischen Geräten ist ein Vorgehen ohne diese perfekte Reinigung nicht denkbar. Zum Einsatz kommen dabei professionelle Reinigungsmaschinen, die sowohl mechanisch wie auch chemisch alles entfernen, was den weiteren Verarbeitungsprozess von Einzelteilen stören könnte: Fette, Öle und Späne. Erst wenn die Einzelteile perfekt gereinigt sind, kann auch ein optimales Endprodukt gewährleistet werden!

Der Blick vom Weltraum auf die Erde

Ohne Raumfahrt hätten wir nie dieses herrliche Bild der Erde, unseres blauen Planeten, sehen können. Doch abgesehen von diesem einzigartigen Bild hat die Weltraumfahrt auch noch andere Dinge erst möglich gemacht, über den Blick von oben auf die Erde:

  • Atmosphärenforschung
    Die Erforschung und Beobachtung unserer Erde und ihrer Atmosphäre wäre ohne Weltraummissionen nicht möglich. Für die Erforschung unseres Klimas sind diese erhobenen Daten genauso wichtig wie für die Wetterforschung.
  • Wetterbericht
    Ohne geostationäre Satelliten, die das Wettergeschehen auf der Erde aufzeichnen und an Messstellen übermitteln, wäre ein Wetterbericht, wie wir ihn heute kennen, nicht möglich. Aus den Bilddaten der Satelliten werden Prognosen zur Wetterentwicklung abgeleitet.
  • Beobachten von Katastrophengebieten
    Hurrikane, Taifune und Fluten sind in den vergangenen Jahrzehnten immer heftiger geworden. Um in Katastrophengebieten schnell und sinnvoll Hilfe bieten zu können, werden Satellitendaten herangezogen. Die Kameras der Satelliten erfassen bei einem Überflug über ein betroffenes Gebiet wesentlich mehr Areale als ein Flugzeug. Mit Hilfe dieser Daten können Hilfskräfte besser und exakter in betroffene Gebiete geschickt werden.

Mehr zu diesem Thema bietet Das Astronomie-Lexikon, sehr zu empfehlen!

Design und Technik aus der Raumfahrt

In Sachen Kommunikation wären wir ohne Raumfahrttechnik heute nicht in der Lage, rund um den Globus miteinander zu kommunizieren. Vor dem ersten bemannten Raumflug wurden Satelliten in die Erdumlaufbahn geschickt, um die Kommunikation der Astronauten mit der Erde zu gewährleisten.

Satelliten dieser Art werden heute für Übermittlung von Nachrichten und Telefongespräche über weite Strecken genutzt – also rund um die Welt! Kontrolliert werden diese Satelliten immer noch von der Weltraumbehörde NASA.

Für Arbeiten im All wurde das Akku-Werkzeug entwickelt, eine Erfindung, die wir heute sicher nicht mehr missen möchten. Egal, ob Akku-Schrauber oder -Bohrer, bei der Benutzung dieser Geräte dürfen wir von nun an an die Astronauten Neil Armstrong und Buzz Aldrin denken, die die ersten Menschen waren, die ein Akku-Werkzeug benutzen durften. Sie holten mit einer Akku-Bohrmaschine Proben aus dem Mondboden.

Aktivkohlefilter zum Reinigen von Wasser wurden ebenfalls für die Raumfahrt entwickelt. Für die bemannte Raumfahrt wollte die NASA Wasserfilter, die unter extremen Bedingungen funktionieren. Dazu wurde holzkohle mit Silberionen behandelt.

Von der Entwicklung feuerfester Anzüge für Astronauten profitieren heute Feuerwehrmänner überall auf der Welt. Die extra für die Astronauten entwickelten Anzüge mussten feuerfest und beständig gegen verschiedenste Chemikalien sein.

Die Entwicklung der Digitalkamera verdanken wir ebenfalls der Raumfahrt! Für Satellitenaufnahmen aus dem All wurde ein System benötigt, dass die aufgenommenen Bilddaten sofort verarbeitet, sodass diese per Funk verschickt werden konnten. Dies funktioniert nur über digitale Systeme. So betrachtet sind unsere heutigen Digitalkameras ein Nebenprodukt der Weltraumforschung.

Mehr zum Abenteuer Raumfahrt.