Quarzglas für Luft- und Raumfahrt und Astronomie

Seit der bahnbrechenden Mondlandung im Jahr 1969 werden Materialien von Heraeus zur Erforschung des Universums eingesetzt. Die Technologie von Heraeus eröffnet den Astronomen neue Möglichkeiten zur Erforschung unseres Universums, indem sie die Milchstraße kartiert, die Position von einer Milliarde Sternen bestimmt sowie das dunkle Universum erforscht und schwarze Löcher aufspürt. Darüber hinaus tragen die Materialien von Heraeus dazu bei, Gravitationswellen zu messen, die unseren Planeten aus den Tiefen des Weltraums erreichen, und sogar zu beweisen, wie die Erde wirklich „tickt“.

Illustration of the space with stars

Luft- und Raumfahrt

Viele Anwendungen im Bereich der Luft- und Raumfahrt erfordern den Einsatz hochwertiger Materialien. Sie müssen den widrigen Umgebungsbedingungen standhalten, stoßfest sein, ein geringes Gewicht haben und vor allem zuverlässig sein und eine lange Lebensdauer aufweisen.

Viele Flugzeuge und Raumfahrzeuge sind mit zahlreichen Sensoren ausgestattet, die mit Hilfe von Optik unzählige Dinge erkennen, verfolgen oder identifizieren. Im Allgemeinen sind viele Geräte eine kleinere, ferngesteuerte Version eines Laboraufbaus am Boden. Viele dieser Anwendungen umfassen die Fernerkundung, für die strahlungsharte Diffusoren aus Quarzglas benötigt werden.

Die Sensoren können eine einfache transparente Abdeckung benötigen, die UV- bis NIR-Strahlung durchlässt, oder sie benötigen einige optische Komponenten (z.B. Linsen oder Prismen). Hier ist es wichtig zu wissen, welche Qualität von Quarzglas welche Transmissionsleistung für einen bestimmten Wellenlängenbereich bietet. Es ist jedoch nicht nur der absolute Wert der Transmission wichtig, sondern auch die zu erwartende Größe und Dichte der Blasen oder Einschlüsse. Dies ist wichtig, um beurteilen zu können, ob sich in der klaren Apertur des Objektivs Streufehler oder Verdunkelungen befinden werden.

Komet im Weltraum mit Sonne im Hintergrund

Da sich die Sensoren in der Luft (oder im Weltraum) befinden, ist es für einen Techniker schwierig oder unpraktisch, die Wartung während des Fluges durchzuführen. Daher ist es von größter Wichtigkeit, Materialien zu verwenden, die den Arbeitsbedingungen mindestens für die Dauer des Fluges standhalten können. Bei Weltraumanwendungen kann dies mehrere Jahre oder mehr als ein Jahrzehnt dauern. Insbesondere im Weltraum müssen die Materialien einer Dosis ionisierender Strahlung standhalten, ohne dass es zu einer signifikanten Alterung oder Verschlechterung der Eigenschaften kommt. Das Wissen darüber, wie hochintensives Licht und Strahlung Quarzglas beschädigen können, ist sehr wertvoll für die Auswahl der optimalen Materialien.

Astronomie

Befasst sich mit der Beobachtung und Erforschung von Himmelsobjekten (wie Galaxien, Sterne, Planeten, Monde, Asteroiden und Kometen) und Verfahren (wie Supernovae, Explosionen, Gammastrahlenausbrüche und kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung). Wissenschaftler setzen für ihre Forschung Geräte auf der Erde und an Bord von Satelliten ein.

Das bekannteste Mittel für astronomische Studien sind Teleskope. Je nach Wellenlänge verwenden sie reflektierende Optiken (Spiegel) oder transmissive Optiken (Linsen/Strahlteiler). Einige wichtige Komponenten in Teleskopen bestehen aus Quarzglas. Vor allem, wenn das Teleskop vom visuellen Bereich bis in den nahen Infrarotbereich arbeitet.

Je größer das Teleskop, desto besser die Auflösung. Deshalb werden sogar Arrays von Teleskopen gebaut. Das bedeutet, dass einzelne Teleskope, die Meter oder Kilometer voneinander entfernt sind, zusammenarbeiten können, um hochauflösende Bilder zu erzeugen. In diesem Fall ist es wichtig, die Bilderzeugung zu synchronisieren. Dies geschieht in der Regel durch den Einsatz von Glasfaserkommunikation.

Wissenschaftler verwenden für ihre Forschung nicht nur Teleskope, sondern auch spezielle Detektoren, um Teilchen oder Phänomene aufzuspüren, die aus dem Weltraum stammen. Ein weiteres Beispiel ist das Gravitationsobservatorium, das Gravitationswellen durch sehr präzise Interferometrie misst.

Großes Teleskop auf einem Berg in Chile, Innenaufnahme
VISTA-Teleskop (Credit: G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/ESO)

Heraeus-Produkte im Weltraum

Projekte wie MOON, GAIA, EUCLID und andere geben Einblicke, welche Rolle Heraeus in der Zukunft der Weltraumforschung spielt. Lesen Sie unten mehr über einige Projekte.