GOSSAMER Projekt von DLR könnte von ARCHIMEDES Ballon-Technologie profitieren

Am 03.02. besuchten Dr. Peter Spietz und Patric Seefeldt vom DLR Bremen die MSD in den Räumen der IABG, dem Standort der Ballonentwicklung der MSD, um sich dort über die von der MSD entwickelten Technologien und Verfahren für die Herstellung, Verpackung und Entfaltung des ARCHIMEDES Ballons zu informieren und Erfahrungen auszutauschen.

DLR führt zusammen mit ESA das Projekt GOSSAMER durch. Dabei handelt es sich um die Entwicklung einer mit „Solar Sailing“ bezeichnete Antriebsart. Dafür werden möglichst leichte großflächige Strukturen aus leichtem Material benötigt, um den Druck der von der Sonne ausgestrahlten Lichtpartikel als Antriebsenergie ausnutzen zu können, sogenannte „Sonnensegel“.

MIRIAM-2 Missionsprofil

Die Gemeinsamkeit mit der Ballonentwicklung der MSD für ihr Projekt ARCHIMEDES lag also auf der Hand. Die ARCHIMEDES Mission wird in verkleinertem Massstab mit einem Ballon von 2.5 m Durchmesser im November 2016 mit dem MIRIAM-2 Weltraumtest simuliert, da die Erdatmosphäre in etwa 50…100 km Höhe dieselbe Atmospärendichte bietet wie der Mars.

Ein Sonnensegel muss zuerst zusammengefaltet in den Weltraum transportiert und erst dort aufgespannt werden. Mit einer ähnlichen Problematik sieht sich auch die Mars Society Deutschland mit ihrem Projekt ARCHIMEDES konfrontiert: ein Ballon von etwa 10 m Durchmesser soll in zusammengefaltetem Zustand zum Mars transportiert und dort im Weltraum entfaltet werden.

Das Projekt GOSSAMER wird gemeinsam von DLR und ESA durchgeführt. Zielsetzung ist die Entwicklung eines ersten großflächigen und gleichzeitig leichten im Weltraum entfaltbaren Sonnensegels und dessen Entfaltung und Erprobung im Weltraum.

Auf den ersten Blick haben ein Sonnensegel, das den „Lichtdruck“ der Sonne zur Fortbewegung im All nutzt, und ein Ballon, der in die Atmosphäre des Mars eintreten soll, nicht viel miteinander zu tun.

Das Sonnensegel soll möglichst flach und lange Zeit im freien Weltraum unterwegs sein, der Ballon ist kugelförmig und muss der Marsatmosphäre beim Eintritt widerstehen. Aber beide haben wichtige Gemeinsamkeiten

• Fertigung aus möglichst leichtem und dünnem aber trotzdem stabilem Material wie Upilex
• Großflächige Strukturen mit möglichst leichtem Material auf Folienbasis
• Zusammenfaltung auf kleinstem Raum für den Transport in den Weltraum
• Eine möglichst unkomplizierte und dabei funktionssichere Entfaltung im Weltraum

Mit dieser Thematik befassen sich sowohl die MSD als auch DLR, die sich außer mit Sonnensegeln auch noch mit besonders großen Fotovoltaik-Flächen befasst, mit denen potentiell viel höhere elektrische Leistungen im Vergleich mit gleich schweren herkömmlichen Solarstrukturen erreicht werden könnten.

Im Rahmen des Projekts GOSSAMER wurde für die Herstellung der Segel auch das Zusammenkleben bzw. Verschweißen von Upilex-Folien geprüft, dem gleichen Material aus dem die Ballons für die MIRIAM-Flugtests gebaut werden. DLR fand nun heraus, dass die Mars Society Deutschland (MSD) sich mit ihrem Projekt MIRIAM/Archimedes mit den gleichen Problematiken beschäftigt und bereits Lösungen gefunden hat. Ein Kontakt wurde schnell über Mitarbeiter der DLR MORABA hergestellt, einem der Partner der MSD im MIRIAM Projekt, und ein Treffen zum Erfahrungsaustausch verabredet.

Am 03.02. besuchten Dr. Peter Spietz und Patric Seefeldt vom DLR Bremen nun die MSD an einem ihrer Entwicklungsstandorte für das MIRIAM-2 Projekt bei IABG in Ottobrunn. Dort wird der Ballon von der MSD entwickelt, hergestellt und getestet. Sie wurden dort von Klaus Bayler, dem Projektleiter Archimedes und MIRIAM-B, und den Mitgliedern des MSD „Ballonteams“ Tanja Lehmann und Lothar Karl empfangen.

Zunächst wurde der jeweilige Wissensstand hinsichtlich der Verwendung unterschiedlicher Folien ausgetauscht. Die Mitarbeiter des DLR berichteten von den bisher durchgeführten Arbeiten zu Entfaltungsmechanismen für große Strukturen im All und das Ballonteam der MSD erläuterte das Verfahren zur Fertigung eines Ballons aus Upilex-Folien aus einer Vielzahl vorgefertigter Segmente mit Hilfe einer speziellen Schweißvorrichtung zu immer größeren Teilstücken. Dieses Verfahren wurde beim Bau des Entwicklungsmodells des Ballons für MIRIAM-2 erprobt und hat sich bereits bewährt. Der so gefertigte Ballon bestand im Februar 2014 einen Vakuum-Test in der Weltraumsimulationsanlage der IABG.

Derzeit läuft die Fertigung des Ballons für den Flugtest MIRIAM-2 im November 2016, den wiederum die DLR-MORABA von der Esrange in Kiruna durchführen wird. Somit wird die Fertigungstechnik auch in der praktischen Anwendung demonstriert werden. Zusammen mit den Besuchern vom DLR wurden an diesem Abend in einer Werkstatt der IABG zwei Ballon-Segmente über ihre vollständige Länge von 6,34 m zusammengeschweißt. Da sich die Herstellung einer solchen Schweißnaht über ca. drei Stunden hinzieht, war viel Zeit für Erklärungen und zum gegenseitigen Erfahrungsaustausch.

Dr. Spietz zeigte sich von der Professionalität der Ballonfertigung beeindruckt und versicherte, dass das DLR auf diesem Gebiet vom Wissen und der Erfahrung des Ballon-Teams profitieren könnte.

Natürlich ging der „Technologietransfer“ an diesem Abend nicht nur in eine Richtung. Auch die MSD hat wertvolle Hinweise erhalten.

Wir werden sicher weiter in Kontakt bleiben.