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Was passiert, wenn man von etwas getroffen wird, das mit 15.000 Meilen pro Stunde unterwegs ist? Totale Auslöschung, mehr oder weniger.
Das ist ein sehr reales Szenario, das Raumfahrtingenieure jedes Mal bedenken müssen, wenn sie etwas ins All bringen. Kollisionen mit Objekten in der Umlaufbahn sind zwar selten, aber sie kommen vor. In der Vergangenheit haben Farbsplitter Krater in der Raumfähre hinterlassen, und ein französischer Satellit wurde 1996 außer Betrieb gesetzt, nachdem sein Schwerkraft-Gradienten-Ausleger von einem Stück einer explodierten Rakete durchtrennt worden war.
Schilde hoch!
Um teure Raumfahrzeuge zu schützen, sind Schilde angebracht. Und dafür reicht nicht irgendein Stück Metall. Objekte im Weltraum bewegen sich schnell – Raumfahrzeuge in der erdnahen Umlaufbahn sausen mit rund 17.000 Meilen pro Stunde vorbei – und wir können keinen einzigen Schild herstellen, der dick genug wäre, um gegen diese Geschwindigkeit zu schützen. Deshalb haben die Ingenieure einen so genannten Whipple-Schild entwickelt, benannt nach seinem Erfinder Fred Whipple. Anstelle einer einzigen Materialschicht besteht ein Whipple-Schild aus mehreren Schichten, die jeweils durch einen leeren Raum voneinander getrennt sind.
Die äußerste Schicht ist so konzipiert, dass sie bei einem Treffer auseinanderbricht und das Projektil gleichzeitig zerschmettert. Die so entstehende Wolke verteilt die Kraft des Aufpralls auf eine größere Fläche, wodurch die Kraft an jedem einzelnen Punkt abnimmt und die Wahrscheinlichkeit steigt, dass die innere Schicht hält. Viele Raumfahrzeuge, darunter auch die Internationale Raumstation, verwenden heute Whipple-Schilde.
In diesem Video der Europäischen Weltraumorganisation sehen Sie einen Whipple-Schild in Aktion. Es zeigt ein 2,8 Millimeter großes Aluminiumgeschoss, das aus einer Gaspistole abgeschossen wird und auf den Schild trifft. Das Geschoss fliegt mit einer Geschwindigkeit von etwa 15.000 Meilen pro Stunde, schafft es aber nicht, den dünnen Sekundärschild zu durchdringen. Der Grund dafür liegt auf der Hand: Beim Aufprall auf die erste Schicht wird das Geschoss vollständig verdampft, wodurch ein Großteil seiner zerstörerischen Kraft verloren geht. Der Schild besteht aus einem Faser-Metall-Laminat oder aus dünnen Metallschichten, die durch einen Verbundstoff zusammengehalten werden.
Aktuelle Versionen der Whipple-Schilde verwenden Füllungen aus Kevlar- oder Nextel-Keramikfasern zwischen den Schichten, um die Schutzwirkung zu erhöhen. Und als zusätzlicher Vorteil sind die Schilde viel leichter als herkömmliche Panzerungen, obwohl sie das Raumschiff etwas größer machen.
Der einzige Nachteil ist natürlich, dass Whipple-Schilde so gut wie ein Einwegprodukt sind. Sobald die erste Schicht durchbrochen ist, funktioniert der Schild nicht mehr. Aber da Einschläge in der Umlaufbahn immer noch so selten sind, ist die Wahrscheinlichkeit, zweimal an der gleichen Stelle getroffen zu werden, äußerst gering. Und für den Moment ist das genug.