06/02/2012

Astrium verbaut Solarzellen auf Solargeneratoren von Raumfahrzeugen zum Einsatz im Weltall

Bereits seit nahezu 50 Jahren bestückt das Astrium-Kompetenzzentrum für Solargeneratoren am Standort Ottobrunn Satelliten und Raumfahrzeuge aller Art mit Solarzellen, die im Weltraumeinsatz als hocheffiziente Kraftwerke dienen. Kürzlich verbaute Astrium die 1.000.000ste Solarzelle des mittelständischen Solarzellen-Zulieferers AZUR Space aus Heilbronn und lieferte im Beisein des bayerischen Wirtschaftsministers Martin Zeil den 300. Solargenerator aus. Derzeit bereitet das 100-köpfige Team von Astrium den Solargenerator für die europäische Merkur-Sonde BepiColombo vor. Astrium entwickelt zudem den weltweit modernsten Solargenerator für den neuen und größten europäischen Telekommunikations-Satelliten ALPHABUS.
Solargenerator wiegt 145 Kilogramm

Die elektrische Energie, die jeder Satellit im Weltraum benötigt, liefert die Sonne. Die für die Umwandlung notwendigen Solarzellen sind wegen der sehr schwierigen Bedingungen im Weltraum – extreme Temperaturen von -180ºC bis +130ºC und Strahlung – äußerst robust ausgelegt. Die von Astrium entwickelten und hergestellten Solargeneratoren haben eine Leistung von wenigen hundert Watt bis zu 26 Kilowatt. Ein Solargenerator mit rund 20.000 Solarzellen wiegt bei einer Spannweite von bis zu 19 Metern nicht mehr als 145 Kilogramm und wird beim Start auf eine Dicke von 30 Zentimeter zusammengefaltet. Im All werden zwei solche Solarflügel links und rechts vom Satelliten für die notwendige Stromversorgung aufgeklappt. Bislang hat es im Betrieb noch nie einen Ausfall eines Astrium-Solargenerators gegeben.

“Wetterbeobachtung, Umweltbeobachtung, Katastrophenmanagement, Navigation, Telekommunikation aus dem Weltraum und viele wissenschaftliche Missionen wären ohne die äußerst zuverlässigen Solargeneratoren von Astrium nicht möglich”, sagte Evert Dudok, Vorsitzender der Geschäftsführung Astrium GmbH. “Heutige moderne Gallium-Arsenit-Solarzellen, die wir im Weltall einsetzen, haben mittlerweile eine Effizienz bis zu 28 Prozent. Damit liegt der Wirkungsgrad dieser Zellen mehr als doppelt so hoch wie derjenige von Solarzellen, die heute auf Hausdächern zum Einsatz kommen. Die Raumfahrt verbessert damit auch die Bedingungen auf der Erde und wird sind als führendes europäisches Raumfahrt-Unternehmen gerade auch in diesem Bereich Innovationstreiber für irdische Anwendungen.”
Astrium fertigt Solarflügel in Ottobrunn

Für die Fertigung der Solarflügel hat Astrium in Ottobrunn drei parallele Integrationslinien, in denen bis zu neun große Generatoren gleichzeitig gebaut werden können. Ein 4.200 Quadratmeter großer Reinraum bietet Platz für Produktion, Integration und Tests mit dem Vorteil, dass hier alle Entwicklungs- und Fertigungsprozessschritte an einem Ort erfolgen. Um den schwierigen Bedingungen im Weltraum standhalten zu können, erhalten die Solarzellen eine Schutzschicht aus Glas. Die so verarbeiteten Solarzellen werden auf eine Kohlefaserplatte geklebt und verkabelt. Diese elektrische Belegung muss so ausgelegt sein, dass der Satellit in jeder Situation die erforderliche Leistung erhält. Astrium garantiert den Kunden dabei eine gemeinsam festgelegte Endleistung, die die Generatoren nach 15 Jahren ohne Reparaturmöglichkeit noch liefern müssen.

Astrium hat auch eine patentierte Methode entwickelt, um mögliche Brüche und andere Defekte in Solarzellen zu finden und dadurch die Qualität der Generatoren zu erhöhen: Normalerweise ist eine Solarzelle so geschaltet, dass sie Licht empfängt und Strom abgibt. Man kann sie aber auch umgekehrt betreiben, indem sie Strom aufnimmt und Licht aussendet. Fachleute sprechen von Elektro-Lumineszenz. Mit einer geeigneten Kamera lassen sich in der leuchtenden Solarzelle Brüche und andere Defekte aufspüren.
Solargeneratoren für die Raumsonde BepiColombo

Derzeit läuft bei Astrium in Ottobrunn auch die Entwicklung von Solargeneratoren für die Raumsonde BepiColombo der Europäischen Weltraumorganisation ESA, die 2014 zum sonnennächsten Planeten Merkur starten soll. Die große Herausforderung besteht insbesondere darin, dass die Solargeneratoren Temperaturschwankungen zwischen minus 130 und plus 270 Grad Celsius und sehr intensive UV-Strahlung von der Sonne aushalten müssen. Für diese extremen Bedingungen liegen bisher keine Erfahrungswerte vor.

Quelle: Astrium GmbH/cleanthinking.de