Neue Hüllenmaterialien für 20 km Höhe
In der Stratosphäre operierende Fluggeräte könnten im darunter liegenden Sichtfeld mit einem Durchmesser von bis zu 400 km Telekommunikationsübertragung oder Datenübermittlungsaufgaben (bspw. im Katastrophenfall) übernehmen. Damit können sie einen wirtschaftlichen, ökologischen und technischen Beitrag zum weltweit steigenden Bedarf an Informationsübertragung und Datatransfer übernehmen. Insbesondere dünn besiedelte oder bisher telekommunikationstechnisch unerschlossenen Gebieten können aktuelle Einsatzgebiete sein.
Die Firma TAO Trans Atmospheric Operations GmbH entwickelt und baut seit mehreren Jahren für diesen Anwendungsbereich eine luftschiffartige Höhenplattform (siehe HAP für Telekommunikation). Wegen der geringen Luftdichte in 20 km Höhe und der daraus resultierenden Abnahme des zum Fliegen notwendigen Auftriebes muss das Fluggerät extrem leicht sein.
Die für den TAO SkyDragon zu verwendenden Außenhüllen müssen neben Leichtigkeit weitere wichtige Parameter erfüllen:
- Antistatik
- Ausgleich der Temperaturschwankungen im Tagesverlauf
- Robustheit gegen UV-Alterung
In einem bewilligten Forschungsvorhaben des BMWI werden zusammen mit dem Forschungspartner ITV Denkendorf folgende Parameter untersucht, die während des Vorhabens entwickelt und umgesetzt werden:
- Modifizierung des Material-, Struktur- und Operationskonzepts, so dass eine antistatische Ausrüstung der Membranstruktur des Gerätes möglich ist.
- Die Temperatur der im Fluggerät eingeschlossenen Gase schwankt im Tagesverlauf und weicht von der Umgebungstemperatur ab. Von besonderem Interesse ist demnach, die Temperaturschwankungen im Tagesverlauf einzugrenzen. Dies kann erreicht werden durch die günstige Wahl optischer Oberflächeneigenschaften der Membranen. Das zweite Ziel des Forschungsvorhabens ist demnach die Anpassung der optischen Oberflächeneigenschaften an ein Temperaturmanagementkonzept zur Reduzierung der Temperaturschwankungen im Tagesverlauf während des Einsatzes.
- Bei der atmosphärischen Alterung von Luftschiffmembranen treten irreversible Veränderungen der Materialeigenschaften auf. Neben der mechanischen Beanspruchung wirken für die Operation in der Stratosphäre insbesondere die erhöhte Bestrahlungsstärke im UV Bereich, die erhöhte Ozonkonzentration und die größeren Temperaturschwankungen auf den Material-Abbau erhöhend, während die tieferen Umgebungstemperaturen und die Trockenheit auf den Abbau verlangsamend wirken. Das dritte Ziel des Forschungsvorhabens ist demnach die Alterung der Materialien insbesondere hinsichtlich der Abnahme von Materialfestigkeit und Dichtigkeit zu ermitteln und die Alterung zu verlangsamen.
Die Ergebnisse der Forschung werden anwendungsnah umgesetzt.
