DER KONSTRUKTEUR 1-2/2019

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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK SENSORS IN SPACE PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Am 22. September 2018 startete eine japanische H-IIB Rakete das HTV-Versorgungsschiff mit dem ACLS-Modul zur internationalen Raumstation ISS. Die Aufgabe des Moduls ist es, CO 2 aus der Raumschiffatmosphäre zu „recyceln“ und durch Elektrolyse neuen Sauerstoff für die Besatzung zu erzeugen. Zur Regelung dieser Prozesse entwickelte und fertigte ein Schweizer Sensor- Hersteller höchst zuverlässige Absolut- und Differenzdrucktransmitter. 20 DER KONSTRUKTEUR 1-2/2019
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK Die internationale Raumstation ISS bewegt sich in ca. 400 km Höhe um die Erde. Da in dieser Höhe kaum Sauerstoff vorhanden ist, muss dieser entweder von der Erdoberfläche geliefert oder an Bord der ISS erzeugt werden. Den Sauerstoff ins All zu bringen, ist teuer, denn die Transportkosten für 1 kg Nutzlast belaufen sich auf ca. 33 000 Euro. Es ist daher sinnvoll, wenn man versucht, die ausgeatmete Luft der Astronauten aufzubereiten, um damit wieder nutzbaren Sauerstoff zu erzeugen. CLOSED-LOOP-SYSTEM Das ist die Aufgabe des ACLS (Advanced Closed Loop System), welches im September 2018 zum amerikanischen Destiny Modul (US-Labor) transportiert wurde. Die Firma Airbus hat dieses System für die Europäische Weltraumorganisation ESA entwickelt. Für die Sauerstofferzeugung wird im ACLS-Kreislauf das Kohlendioxid aus der Kabinenluft mit Wasserstoff, der unter Energiezufuhr aus der Aufspaltung von Wasser gewonnen wird, zu Methan und Wasser umgewandelt. Aus dem Wasser wird per Elektrolyse-Prozess wieder atembarer Sauerstoff gewonnen. Das System ist laut Airbus für eine Crew von drei Astronauten ausgelegt und spart auch 450 kg Wasserzuladung pro Jahr. Bei voller Leistung entfernt das ACLS täglich 3 kg CO 2 , liefert 2,5 kg O 2 und produziert 1,2 kg Wasser. HÖCHSTE ZUVERLÄSSIGKEIT Damit diese Prozesse sicher laufen, benötigt das ACLS höchst zuverlässige Komponenten. Den Auftrag für die Entwicklungen im Bereich Druckmesstechnik erhielt der Schweizer Druckmesstechnik-Hersteller Keller AG aus Winterthur. Das Projekt stellte höchste Anforderungen, weil Komponenten in 400 km Höhe wenn sie ausfallen nicht mal eben ausgewechselt werden können. Der Beitrag von Keller zu dieser Mission besteht aus Absolut- und Differenzdrucktransmittern, die im Bereich 50 mbar…20 bar bei 0…110 °C arbeiten. „Wir haben mit unseren Drucktransmittern unter Beweis gestellt, dass die Anforderungen an die Standzeiten (MTBF) von Sensoren im realen Betrieb um ein Vielfaches höher liegen als gefordert. In zahlreichen Flugzeugtypen übernehmen sie vielfältigste Aufgaben und tragen mit ihrer Zuverlässigkeit zur Sicherheit unterschiedlichster Systeme bei“, sagt Jürg Dobler, Geschäftsführer der Keller Gesellschaft für Druckmesstechnik mbH. „In die ersten Sensorprojekte für die Raumfahrt fließen selbstverständlich die jahrelangen Erfahrungen aus dem Bereich der Luftfahrt aber natürlich auch aus den industriellen Anwendungen ein. Andererseits werden auch Rückwirkungen aus den Raumfahrtprojekten in das breite Spektrum der Drucksensorik bei Keller erwartet“, ergänzt Dr. Günther Kaden, Consultant Aerospace Sensors. „DER WELTRAUM ALS IMPULSGEBER“ Martina Klein, Stv. Chefredakteurin Gute Idee, ein Closed-Loop-System herzustellen und CO 2 zu „recyceln“. Das wäre doch auch etwas für hier auf der Erde, wo wir ja den für unser Klima so wichtigen Kohlenstoffkreislauf massiv aus dem Gleichgewicht bringen. Vielleicht helfen die Erfahrungen aus dem All ja, entsprechende Technologien zu entwickeln und deren Wirtschaftlichkeit zu steigern. Auch der Drucksensorspezialist erhofft sich Auswirkungen auf sein Produktspektrum. Der Weltraum gilt dem Menschen ja schon seit Beginn der Raumfahrt als wertvoller Impulsgeber für Innovationen. www.DerKonstrukteur.de Bilder: KELLER AG, Fotolia.de/3dsculptor www.keller-druck.com KS-Kolbenschmidt.indd 1 15.01.2019 09:14:01 DER KONSTRUKTEUR 1-2/2019 21
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