CERN hilft bei der Entwicklung strahlungstoleranter Systeme

Die Erde, aufgenommen von den Astronauten der Apollo-17 am 7. Dezember 1972. (Credits: NASA)
Die Erde, aufgenommen von den Astronauten der Apollo-17 am 7. Dezember 1972. (Credits: NASA)

Luftfahrttechnik und Teilchenphysik scheinen auf den ersten Blick keine offensichtlichen Partner zu sein. Allerdings müssen beide Gebiete mit Strahlung und anderen extremen Umgebungen zurechtkommen, was technologische Voraussetzungen erfordert, die oft vergleichbar sind.

Das CERN betreibt Testeinrichtungen und entwickelt Qualifikationstechnologien für den Einsatz in der Hochenergiephysik, welche ebenfalls für Tests auf dem Boden und die Tauglichkeit von Flugequipment zweckmäßig sind. Diese Möglichkeit ist besonders interessant, wenn es um Tests von Miniatursatelliten (sogenannten CubeSats) geht, deren Komponenten normalerweise aus handelsüblichen, kommerziellen Teilen bestehen, weil die Verwendung der Standardprozeduren zur Gewährleistung der Strahlungstoleranz teuer und zeitaufwändig ist.

Das CELESTA-Projekt (CERN Latch-up Experiment Student Satellite) zielt darauf ab, eine miniaturisierte und weltraumtaugliche Version von RadMon (einem am CERN entwickelten Strahlungsmonitor) zu entwickeln. Außerdem soll es beweisen, dass die High-Energy Accelerator Mixed-Field Facility (CHARM) des CERN verwendet werden kann, um zu testen, ob die Produkte für einen niedrigen Erdorbit geeignet sind. CELESTA wird in Zusammenarbeit mit der University of Montpellier entwickelt und wurde dieses Jahr vom "Fly your Satellite!"-Programm der ESA ausgewählt, um 2018 oder 2019 in den Weltraum zu starten.

Viele andere Technologien und Einrichtungen verbinden Weltraum und Teilchenbeschleunigerstrahlung. Die TimePix-Detektoren, USB-versorgte Teilchen-Tracker, werden bereits von der NASA an Bord der Internationalen Raumstation eingesetzt, um die Strahlungsdosen präzise zu überwachen. Monte-Carlo-Codes wie FLUKA und Geant4, die seit ihrer Konzeption von weltweiten Kollaborationen mit Unterstützung des CERN entwickelt wurden und betrieben werden, werden routinemäßig genutzt, um die Strahlungsumgebung vergangener, aktueller und zukünftiger Weltraummissionen zu untersuchen.

Magnesiumdiborid (MgB2), der Hochtemperatursupraleiter, der für die innovativen Transmissionslinien des High-Luminosity LHC Verwendung finden wird, hat ebenfalls sein Potenzial für zukünftige Weltraummission demonstriert. VESPER (Very Energetic Electron Facility for Space Planetary Exploration Missions in Harsh Radiative Environments), ein Teil der CLEAR-Einrichtung (CERN Linear Electron Accelerator for Research), ist eine Hochenergieelektronen-Beamline, die für Tests der Strahlungsumgebung genutzt wird und die sich für die Entwicklung elektronischer Komponenten zum Betrieb in der Umgebung Jupiters eignet.

Dieses Zusammenwirken stand während RADECS 2017 im Rampenlicht, der jüngsten jährlichen Conference on Radiation Effects on Components and Systems, die im Oktober dieses Jahres erstmals am CERN abgehalten wurde. Das Ziel der RADECS-Konferenz ist es, ein jährliches europäisches Forum über die Auswirkungen der Strahlung auf elektronische und photonische Materialien, Geräte, Stromkreise, Sensoren und Systeme anzubieten. Das diesjährige Thema lautete "Vom Weltraum zum Boden und darunter" und bezieht sich auf die Notwendigkeit strahlungstoleranter Systeme im Weltraum, in Anwendungen auf dem Boden und in der Luftfahrt und in unterirdischen Teilchenphysikexperimenten.

Quelle

(THK)

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