Extrem dünnes, gummiartiges Material soll vor Strahlung im All schützen

Beim Design von Weltraum-Technologie sind Widerstandsfähigkeit und Gewicht 2 der wichtigsten Faktoren. Jedes zusätzliche Gramm beeinflusst die Kraft, mit der ein Objekt ins All gebracht werden muss, und wie viel Treibstoff es dort benötigt. Ein neues Material soll jetzt einiges an Gewicht reduzieren können. 

Das neue Verbundmaterial wurde von einem Team des Korea Institute of Science and Technology (KIST) entwickelt und in einer Studie im Fachmagazin Advanced Materials beschrieben. Es schützt sowohl vor elektromagnetischen Wellen als auch Neutronenstrahlung. Abschirmungen dafür mussten bisher meist mit 2 unterschiedlichen, oft schweren Materialien konstruiert werden, wie Blei oder Aluminium. Mit dem neuen Material kann das in einer Schicht vereint werden, die so dünn ist wie ein menschliches Haar. 

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Dehnbare Nanoröhrchen

Gefertigt wird es aus 2 verschiedenen Nanoröhren, die sich gegenseitig umschließen. Leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhren schützen gegen elektromagnetische Wellen und Bor-Nitrid-Nanoröhren absorbieren Neutronen. Eine normalerweise verwendete Schutzschicht aus Aluminium schützt zwar vor Neutronenstrahlung, kann aber dafür sorgen, dass diese abgelenkt wird und sogenannte Sekundärstrahlung entsteht, die ebenfalls gefährlich ist. Das Bor im Verbundmaterial schluckt die Neutronen aber. 

Eingebettet wird das in ein Polymer-Matrix-System. Dadurch bleibt es auch bei starker Dehnung noch funktionsfähig. Das ist vor allem beim Start wichtig, wo die Materialien starken Vibrationen standhalten müssen. Gleichzeitig lässt es sich auf das Doppelte seiner ursprünglichen Länge strecken. 

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Praktisch ist, dass die Materialschichten aus dem 3D-Drucker kommen können. So lassen sich komplexe Wabenstrukturen drucken. Damit lasse sich die Abschirmleistung gegenüber flachen Schichten um 15 Prozent steigern. Grund dafür ist, dass die Strahlung in der Wabenstruktur gestreut wird. Die Forscher geben an, dass ihr Material 99,999 Prozent der elektromagnetischen und 72 Prozent der Neutronenstrahlung blockieren kann. Außerdem hält es Temperaturen von -196 °C bis 250 °C stand. 

Raumschiffe, Satelliten und Schutzkleidung

Das Material könnte das Design von Raumschiffen, Raumstationen und Satelliten, aber auch Schutzkleidung deutlich verbessern. Mit nur 100 Mikrometern Dicke kann das Gewicht und damit der Preis für den Raketenstart reduziert werden. Insbesondere bei Reisen außerhalb des Erdorbits, z.B. zu Mond und Mars, könnte das ein entscheidender Vorteil sein.

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Doch das Material schützt nicht nur vor Strahlung aus dem All. Viele Technologien, darunter medizinisches Equipment, Antriebe und Halbleiter, nutzen selbst Strahlung. Diese kann nicht nur Menschen an Bord und jene, die an der Konstruktion beteiligt sind, gefährden. Die Geräte können sich auch gegenseitig beeinflussen. Das Material könnte individuell angepasst an der richtigen Stelle eingesetzt werden und diese Probleme verhindern, ohne dabei zu viel Gewicht hinzuzufügen.