Stahlmarkt 09/2020

International
Industrie & Technologie
Foto: Jeff Hester and Paul Scowen (Arizona State University), and NASA/ESA
Die Säulen der Schöpfung gehören zu den bekanntesten Aufnahmenvon Hubble.
tigte Energie für Instrumente, Ausrichtung
und Datenübertragung. Zudem
laden die je 2,30 Meter x 11,80
Meter großen Elemente die Batterien
auf, die Hubble während der Reisezeit
auf der Nachtseite der Erde mit
Strom versorgen. Für den Transport
in den niedrigen Orbit wurden sie
zwischen Tank und Ladebucht des
Space Shuttles platziert – aufgerollt
in einer zylinderförmigen Schutzhülle
mit nur 39 Zentimetern Durchmesser.
Möglich machte dies eine Konstruktion
aus einer mit 15 flexiblen
Solarzellen – drei Reihen à fünf Zellen
– beschichteten Mehrschichtfolie. Im
Weltraum angekommen wurden die
beiden aufgerollten Kollektorfelder
von einem nur 2,2 Zentimeter großen
Motor aus Edelstahl Rostfrei aus ihrer
Schutzhülle gezogen und in einen
Stützrahmen aus Edelstahlrohren gespannt.
In zahlreichen Einsätzen haben
sich nichtrostende Chrom- Nickel-
Stähle im Weltall bewährt, da sie den
dort herrschenden, extremen Temperaturunterschieden
besonders gut
gewachsen sind. Zudem können bei
gleicher Temperaturbeständigkeit
und Tragfähigkeit der Komponenten
deutlich dünnere Bleche als bei Alternativmaterialien
verwendet werden.
Hubbles Solarpaneele sind in der rauen
Umgebung des Weltalls während
der 97 Minuten dauernden Umlaufbahn
enormen Temperaturschwankungen
ausgesetzt. Alle 96 Minuten
geht die Sonne auf und wieder unter,
sodass die Kollektoren 16 Mal am Tag
Temperaturwechsel von plus 100
Grad Celsius in der Sonne zu minus
100 Grad Celsius im Schatten aushalten
müssen. Hubbles Solarpaneele
der ersten Generation waren diesen
Anforderungen nicht gewachsen.
Beim Wechsel auf die Sonnenseite der
Erde dehnte sich das Material der ersten
Sonnensegel regelmäßig aus, was
durch fehlerhafte Kompensatoren
nicht wie geplant ausgeglichen wurde.
Die Rahmenkonstruktion bestand
aus dünnen Edelstahlbändern, die zu
kreisförmigen Querschnitten geformt
und abgeflacht wurden. Ihre offenen
Nähte waren so ineinandergesteckt,
dass eine röhrenförmige Struktur entstand.
Durch einen Konstruktionsfehler
und die gleichzeitige Exposition
gegenüber direkter und indirekter
Sonneneinstrahlung dehnten sich die
beiden Rohrelemente unterschiedlich
stark aus. Dieses Zusammenspiel von
unkontrollierten Expansionen und
Kontraktionen verformte die Solarpaneele
jedes Mal derart, dass sekundenlange
Zuckungen das gesamte
Teleskop erschütterten. Mit dem Austausch
der flexiblen Solarflügel gegen
eine neue, steife Version lösten die
Astronauten der Endeavour auch dieses
Problem. Überall dort, wo besondere
Anforderungen an Verbindungen
gefordert sind, kamen an Hubble
tausende Befestigungselemente
aus austenitischem Edelstahl Rostfrei
der Güte 1.4980 zum Einsatz. Für diesen
Werkstoff sprach, dass er – anders
als gehärtete Stähle – keine Beschichtung
benötigt und hohen Temperaturen
ebenso wie hoher Belastung
dauerhaft standhält. Die Eisen- Nickel-
Chrom-Legierung mit Molybdän- und
Titanzusatz zeichnet sich durch hohe
Warmfestigkeit, hervorragende Verarbeitungseigenschaften
sowie Temperaturbeständigkeit
bis 700 Grad
Celsius aus. Gepaart mit der hohen
Duktilität war dieser Werkstoff insbesondere
für vorgespannte Verbindungen
mit Muttern, Halterungen, Gehäusen,
Montageplatten oder Distanzscheiben
unverzichtbar.
Schützende Haut aus Edelstahl
Die Ausrichtung des Teleskops auf
einen Leitstern mit einer Genauigkeit
von 0,01 Bogensekunden übernehmen
jeweils drei Sensoren (Fine Guidance
Sensors, FGS). Zu diesem Zweck
messen sie die Position des HST relativ
zum Leitstern und fixieren dafür
den Stern im Zentrum ihres Blickfeldes.
Wandert der Stern aus diesem
Zentrum heraus, justieren die FGS
Hubble entsprechend neu. Die Kugellager
dieser für die Feinsteuerung
verantwortlichen Sensoren werden
aus Edelstahl Rostfrei der Güte
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