Kristalle für die Raumfahrt mit rein europäischer
Lieferkette
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Laser Zentrums Hannover e. V. astronews.com
10. Mai 2023
Unabhängige Lieferketten sind in Zeiten internationaler
Spannungen auch für die Raumfahrt von großer Bedeutung. Im Rahmen eines von der
Europäischen Union geförderten Projekts konnte nun eine rein europäische
Lieferkette für Alexandrit-Laserkristalle etabliert werden. Die Kristalle eignen
sich gut für den Einsatz in Satelliten zur Erdbeobachtung.
Mit einem speziellen Lasersystem hat das LZH
die Alexandrit-Kristalle aus europäischer
Herstellung auf Wettbewerbsfähigkeit getestet.
Foto: LZH [Großansicht] |
Der italienische Partner Optomaterials stellt
wettbewerbsfähige Kristalle her, die das litauische Unternehmen Altechna mit
einer speziellen Beschichtung versieht. Um die für die rauen Umweltbedingungen
des Weltraums notwendigen Beschichtungseigenschaften zu erreichen, hat Altechna
im Rahmen des Projekts spezielle Beschichtungsdesigns und ‑prozesse auf Basis
des Ion-Beam- und Magnetron-Sputtering-Verfahrens entwickelt. Die Kristalle
wurden von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am LZH in speziellen
Lasersystemen auf Herz und Nieren geprüft. Diese Lasersysteme haben sie im
Hinblick auf spätere Anwendungen entworfen. Sie könnten den Grundstein für
neuartige laserbasierte Messinstrumente legen.
Die LZH-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler
haben die Alexandritkristalle Protonen- und Gamma-Strahlung ausgesetzt und
mehrere für Weltraumanwendungen typische Temperaturzyklen durchlaufen lassen.
Vor und nach diesen Umwelttests haben sie die Kristalle unter anderem
hinsichtlich ihrer Transmissionseigenschaften und der Laserperformance
charakterisiert. Da die Umwelttests zu keiner signifikanten Änderung der
gemessenen Parameter geführt haben, konnte somit die Weltraumtauglichkeit
nachgewiesen werden.
Außerdem konnten die Forscherinnen und Forscher zeigen: Die
Laserzerstörschwelle (engl. Laser-Induced Damage Threshold, LIDT) der Kristalle
reicht an die der Spitzenprodukte auf dem Weltmarkt heran – beziehungsweise
übertrifft diese sogar. Das EU-Projekt GALACTIC hat damit erfolgreich den Technologiereifegrad
(engl. Technology Readiness Level, TRL) weltraumtauglicher Alexandrit-Kristalle
aus Europa von 4 auf 6 angehoben und damit die Marktreife erreicht.
Alexandrit-Kristalle haben eine sehr gute
thermische Leitfähigkeit und Bruchfestigkeit. Sie lassen sich daher gut unter
hohen Laserleistungen einsetzen beziehungsweise sind robust genug, um hohe
mechanische Belastungen zum Beispiel bei Raketenstarts auszuhalten. Da sich mit
den Kristallen die Ausgangswellenlänge der Lasersysteme durchstimmen lässt,
könnten sie die Grundlage von neuartigen laserbasierten Messinstrumenten für
Erdbeobachtungssatelliten sein. Mit solchen Instrumenten könnten präzisere
klimarelevante Daten zum Zustand der Atmosphäre oder der Vegetation gesammelt
werden.
Im Projekt “High Performance Alexandrite Crystals and
Coatings for High Power Space Applications” (GALACTIC) haben das Laser Zentrum
Hannover e. V. zusammen mit Altechna und Optomaterials S.r.l. eine unabhängige,
rein europäische Lieferkette für Alexandrit-Laserkristalle aufgebaut. GALACTIC
wurde mit Mitteln des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der
Europäischen Union gefördert und vom LZH koordiniert.
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