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Schichten aus Braunschweig auf dem Weg zum Merkur

Am 20. Oktober 2018 um 3:45 MESZ ist die europäisch-japanische BepiColombo-Mission zur Erforschung des Merkur gestartet – und mit dabei sind Schichten, die am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST hergestellt wurden.

Die Merkur-Sonde BepiColombo. (Bild: Airbus)

Die Entwicklungsingenieure des Fraunhofer IST vor der Beschichtungsanlage: Ralf Wittorf (links) mit einem kupferbeschichteten Muster aus Titan, daneben Torsten Hochsattel mit dem unbehandelten Probenmaterial. (Bild: Falko Oldenburg / Fraunhofer IST)

Der Merkur, der kleinste Planet unseres Sonnensystems, ist mit einer Entfer­nung von nur etwa 58 Millionen Kilometern der Sonne am nächsten. Das hat zur Folge, dass die Temperaturen auf der Oberfläche extrem schwanken: Die Höchsttemperaturen betragen bis zu 430°C, die Tiefsttemperaturen bis zu -173°C. Die Forschungssonde BepiColombo, die unter Federführung von Airbus entwickelt wurde, muss also nicht nur den langen Flug zum Merkur überstehen, sondern soll auch – trotz extremster Bedingungen – länger als ein Jahr verlässliche Daten liefern.

Eine der Maßnahmen zum Schutz vor zu hohen Temperaturen sind Kühllamellen aus Titan, die mit Silber beschichtet wurden. Eine direkte galvanische Versilberung von Titan ist sehr aufwändig: Damit die Schichten haften, muss das Titan mit Flusssäure oder anderen fluorhaltigen Chemikalien gebeizt werden. Außerdem besteht die Gefahr, dass das Material spröde wird. Umweltfreundlicher und materialschonender ist die Lösung des Fraunhofer IST: Die Titanteile werden im Vakuum mit einem Plasmaverfah­ren hauchdünn und haftfest mit Kupfer beschichtet. „Die von uns verkupferten Titan-Bauteile konnten im Anschluss von einem Partner erfolgreich in einem recht einfachen galvanischen Prozess versilbert werden“, erklärte IST-Projektleiter Ralf Wittorf im Vorfeld der Mission.

Um sicherzustellen, dass sowohl Beschichtungsprozesse als auch Beschichtungen höchsten Anforderungen genügen, wurde die gesamte Fertigungskette zur Schichtab­scheidung am Fraunhofer IST entwickelt und optimiert. „Durch die Kombination von Plasmatechnik und Galvanik konnte der Gesamtprozess erheblich vereinfacht werden“, freuen sich Wittorf und sein Kollege Torsten Hochsattel.

BepiColombo

BepiColombo ist ein Gemeinschaftsprojekt der europäischen Weltraumorganisation ESA und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA, realisiert von Airbus, das ein interna­tionales Konsortium von 83 Unternehmen aus 16 Ländern leitete. BepiColombo soll die Besonderheiten der inneren Struktur des Merkurs und seines Magnetfelds erforschen sowie die Wechselwirkung des Magnetfelds mit dem Sonnenwind. Die Sonde wird die Eigenschaften und die chemische Zusammensetzung der Planetenoberfläche untersu­chen und der Frage nachgehen, ob es in den sonnenabgewandten Kratern in den Polregionen Eis gibt.