Mit AIDA gegen das Müllproblem im All: PTB-Messverfahren helfen, die Gefahren besser abzuschätzen

17. April 2009 - In einem Kooperationsprojekt der Firma etamax space GmbH, Braunschweig, mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), mehreren Instituten der TU Braunschweig sowie weiteren Partnern wird ein zweistufiger Detektor namens AIDA (Advanced Impact Detector Assembly) entwickelt, der in der Lage sein wird, die kinetische Energie und die Geschwindigkeit von kleinen Weltraumteilchen genau zu messen.

Denn das Müllproblem im All wird immer drängender. Immerhin sind inzwischen rund 4.600 Raketen gestartet und unzählige Satelliten ins All befördert worden, die teilweise zehntausende von Jahren im All bleiben. Bisher gibt es noch viel zu wenige Detektoren mit großen Schwächen, so dass nur punktuelle Messdaten zur Verfügung stehen. Die Gefahrenabschätzung für Objekte, die kleiner als zehn Zentimeter sind, beruhen meist auf Modellrechnungen.

Der Detektor AIDA ist ein kalorimetrischer Sensor, das heißt, er misst die Wärme, die durch den Einschlag eines schnellen Teilchens entsteht. Hauchdünne Stückchen Goldfolie, nur wenige Mikrometer dick, erwärmen sich, sobald sie von einem Hochgeschwindigkeitsteilchen getroffen werden. Ein darunter liegendes Temperatursensor-Array, hergestellt am IPHT in Jena (Ansprechpartner: Ernst Kessler), wandelt die Erwärmung des Goldplättchens in eine elektrische Spannung um. Die Goldplättchen sind in kleinen Flächen von jeweils nur 3,6 mm x 3,6 mm nebeneinandergesetzt und bilden ein sehr leistungsfähiges Sensor-Array. Das Besondere: Der Energie-Messbereich lässt sich durch die Wahl der Absorberfoliendicke leicht an die jeweiligen Anforderungen einer Mission anpassen.

Forscher des Max-Planck Instituts für Kernphysik in Heidelberg zeigten in Testmessungen, dass der Detektor sehr leistungsfähig ist.

Aufgabe der Arbeitsgruppe um Daniel Hagedorn ist es nun, die für die Realisierung eines weltraumtauglichen Prototypen notwendigen Energie-Konverterfolien mit einer Präzision von wenigen Mikrometern zu fertigen und den Projektpartnern zur Integration zur Verfügung zu stellen. Voraussichtlich im Jahr 2010 wird der Energiedetektor fertig sein.

Wie gefährlich ist der Müll im All? Schon Teilchen mit einem Durchmesser von nur einem tausendstel Millimeter können eine Gefahr darstellen. Ein ein Zentimeter großes Stück kann einen Satelliten oder die Raumstation ISS schwer beschädigen und deren Mission beenden.

Bearbeitete und gereinigte Goldfolie des
Detektors. Die Breite der Schnittlinien
beträgt ca. 17 µm. Die einzelnen Folien-
segmente werden an den jeweiligen Ecken
zusammengehalten. (Abbildung: PTB)