Für die Bepi Colombo-Mission der ESA
im Jahr 2016, welche der Erkundung des sonnennächsten
Planeten (Merkur) dient, ist der Betrieb eines Mercury
Planetary Orbiter geplant. Der Informationsaustausch zwischen
Erde und Satelliten soll über die High Temperature
High Gain Antenna mittels Mikrowellen stattfinden. Ein
Element der Antenne ist der High Temperature Waveguide,
dessen komplexe und gekrümmte Struktur in Abb.1 dargestellt
ist.
Rückansicht der Antenne mit
Waveguide
Prototyp des Waveguide
Anhand eines Teilstücks mit einer 180° Krümmung
wurde ein Prototyp dieses Waveguide (siehe Abb.2) verwirklicht.
Durch den gezielten Einsatz von hochtemperaturfesten
Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen (CFK) wird der langfristige
Betrieb bei Temperaturen bis zu 250°C in der „heißen
Region“ unseres Sonnensystems ermöglicht.
Eine Beschichtung des CFK’s mit einer Metalloberfläche
sichert dabei die Übertragungsfähigkeit der
Mikrowellen. CFK besitzt zudem einen sehr kleinen bis
negativen Wärmeausdehnungs-koeffizienten, weshalb
auftretende Temperaturschwankungen zwischen sonnenzu-
und abgewandter Seite nur sehr geringe Veränderungen
der Querschnittsabmessungen hervorrufen. Dies gewährleistet
eine zuverlässige Übertragung der Mikrowellen.
Das enorme Leichtbaupotential des verwendeten Materials
ermöglicht eine Ausführung des Bauteils mit
hoher Stabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht.
Als nächster Schritt wird die Fertigung des gesamten
Waveguide als einteiliges Bauteil oder in modularer Bauweise
angestrebt.