Von Gecko-Füßen inspirierter Mechanismus soll Weltraumschrott entfernen
Seit dem Start der Sputnik 1 am 04.10.1957 umkreisen nach Angaben der European Space Agency (esa) Millionen Fragmente Weltraummüll mit einer geschätzten Masse von 8.000 Tonnen, neben den eigentlichen Satelliten, die Erde. Das können ausgediente Satelliten, ausgebrannten Raketenoberstufen, abgeplatzte Lack- und Trümmerstücke und auch verloren gegangene Teile wie beispielsweise ein vermisster Spiegel eines Astronauten, sein. Wissenschaftler der Technischen Universität Braunschweig und dem Saarbrücker Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) haben nun eine neue Methode entwickelt, Weltraumschrott zu beseitigen. Ausgetestet wurde diese nun, einer Pressemitteilung der TU Braunschweig zufolge, unter Realbedingungen auf der internationalen Raumstation (ISS).
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Besondere Eigenschaften der Gecko-Füße
Wie so oft in der Forschung, stehen im Mittelpunkt der aktuellen Forschung Eigenschaften, die in der Natur bereits seit langem vorkommen. Gecko-Haftmaterialien sollen freischwebend, fliegende Objekte „greifen können“. Diese sind inspiriert von den einzigartigen Eigenschaften des Geckofußes. Diese Echse ist im Stande, sich auf jeder Oberfläche problemlos fortzubewegen. Die Füße haften dabei fest an den Flächen und ermöglichen es ihr auch entgegen der Schwerkraft senkrecht Wände und sogar Glasfenster hochzulaufen. Das Besondere dabei ist aber auch, dass die Füße zwar außerordentlich gut haften, aber ihnen selber nichts hängen bleibt.
Millionen Härchen sorgen für Haftung
Die Fähigkeiten der Gecko-Füße beruhen laut den Forschern W. R. Hansen und K. Autumn von dem Lewis & Clark College auf Millionen von Härchen, so genannten Setae, welche an ihren Spitzen in bis zu tausend winzige Wülste aufgespalten sind. Wie das Onlinemagazin Telepolis berichtet, haben die Haftballen auf kleinstem Raum eine so große Oberfläche, dass zwischen ihnen und dem Boden zwischen den Molekülen winzige Anziehungskräfte wirken – die Van-der-Waals-Kräfte.
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In Raumfahrt fast unerforscht
Die sogenannte Gecko-Technologie zum kontrollierten Haften und Ablösen wird bei automatisierten Prozessen bei der Lebensmittelsortierung- und Verpackung genutzt, in der Raumfahrt ist sie bisher aber, der Presseaussendung der TU Braunschweig zufolge, fast unerforscht. Die Forscher haben nun im Rahmen des REGGAE Forschungsprojektes ( REduces Gravity Gecko Adhäsion Docking Experiments) ein geckoinspiriertes Haftmaterial entwickelt, welches das Andocken, das Greifen, von Weltraumschrott bei den typischen Vakuumverhältnissen ermöglichen soll und sich freischwebenden Objekten automatisiert annähert. Die besondere Herausforderung besteht im Weltall durch die freischwebenden Zielobjekte , welche sich nicht kooperativ verhalten. Daher wurde nun das Verhalten der Haftmaterialien unter Realbedingungen untersucht.
„Astrobees“ mit Haftungsmaterialen ausgestattet
Am 28. Dezember 2020 und am 18. Januar 2021 wurde der Docking-Mechanismus der deutschen Forscher auf der ISS getestet. Dafür wurden von der NASA entwickelte Austrobees, freifliegende Roboter, verwendet. Einer wurde mit dem Haftmaterial ausgestattet und der andere nicht. Beide Male konnten die Astrobees erfolgreich andocken.
In den verschiedenen Experimenten auf der ISS, haben die Astronauten die Gecko-Haftmaterialien außerdem auf verschiedenen Satelliten typischen Oberflächen, wie Acrylglac, Aluminium und Multilayer Insulation befestigt. Auch auf kleinen Plattformen lässt sich der Dockingmechanismus den Braunschweigern Forschern zufolge befestigen, welches ihn für das Einfangen von Weltraummüll geeignet macht.
Das REGGAE- Forschungsprojekt wird von der deutschen Raumfahrtagentur (DLR) und dem deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit rund 187.000 Euro gefördert und ist noch bis zum 31.03.2021 angesetzt.
