Spiegelsubstrate für Satelliten

Satelliten sind die Augen und Instrumente unserer modernen Welt. Von der Überwachung des Erdklimas bis hin zur Erkundung ferner Planeten liefern sie wichtige Daten mit höchster Genauigkeit. Diese Präzision in der rauen Umgebung des Weltraums zu erreichen, ist jedoch eine der größten Herausforderungen der Ingenieurskunst. Im Orbit können die Temperaturen zwischen -150°C und +150°C schwanken. Die mechanischen Belastungen beim Start sind extrem hoch und es gibt nachträglich keinen Spielraum für Anpassungen. Optische Instrumente an Bord von Satelliten müssen über Jahre hinweg perfekt ausgerichtet bleiben – trotz ständiger Temperaturwechsel, Vakuumbedingungen und Strahlenbelastung. Um erfolgreich zu sein, verlassen sich Designer auf Materialien, die Dimensionsstabilität, optische Qualität und Flugtradition vereinen.

Herausforderungen beim Satellitendesign

Thermische Stabilität

Temperaturschwankungen in der Umlaufbahn können herkömmliche Materialien verformen. Selbst eine Ausdehnung oder Kontraktion im Mikrometerbereich kann zu Unschärfe, Bildunschärfe oder Fehlausrichtung der Instrumente führen.

Optische Präzision

Hochauflösende Bildgeber und Teleskope erfordern extrem stabile Materialien, die die Geometrie mit äußerster Präzision beibehalten. Im Orbit müssen die Spiegel eine exakte Krümmung beibehalten, um die Missionsleistung zu gewährleisten.

Leicht und starr

Jedes Kilogramm, das in den Weltraum geschossen wird, zählt. Die Komponenten müssen leicht, aber dennoch starr und homogen in der Materialqualität sein, damit sie den Start überstehen und die Präzision während des Betriebs beibehalten können.

Strahlung und Langlebigkeit

Satelliten sind jahrelang kosmischer Strahlung und geladenen Teilchen ausgesetzt. Die Materialien müssen Strahlenschäden widerstehen und die Leistung über lange Einsatzzeiten aufrechterhalten.

Ausrichtungsstabilität

Teleskope und Instrumente wie Interferometer, Spektrometer oder Laserterminals sind auf eine stabile Ausrichtung angewiesen. Winzige Verschiebungen können optische Pfade unterbrechen und die Datenqualität beeinträchtigen.

Satellitenanwendungen: Wo Präzision am wichtigsten ist

Erdbeobachtung und Meteorologie

Von der Kartierung des Geländes bis zur Überwachung von Wettermustern sind Erdbeobachtungssatelliten auf ultrastabile optische Systeme angewiesen. Missionen wie SPOT, PLEIADES, CARTOSAT, KOMPSAT, GOES und METEOSAT liefern auf stabilen Spiegelsubstraten über Jahrzehnte hinweg scharfe, wiederholbare Bilder.

Astronomie und Weltraumwissenschaften

In Weltraumteleskopen und Observatorien wie Hubble, CHANDRA, COROT und CHEOPS ist die Aufrechterhaltung der optischen Ausrichtung und der Figurenstabilität unerlässlich, um entferntes Licht genau einzufangen.

Laserkommunikation und Technologiedemonstratoren

Laserbasierte Datenverbindungen und experimentelle Nutzlasten – wie SILEX auf ARTEMIS – sind auf thermisch invariante optische Bänke angewiesen, um eine zuverlässige Strahlausrichtung und Interferometrie zu gewährleisten.

Sonnen- und Planetenforschung

Missionen, die die Sonne oder andere Planeten untersuchen, wie Solar Orbiter, SOHO und der Mars Reconnaissance Orbiter, sind mit extremen Temperaturgradienten konfrontiert. Nur Materialien mit einer Ausdehnung von nahezu Null gewährleisten dauerhafte Präzision. Von der niedrigen Erdumlaufbahn bis hin zu Weltraummissionen sind die Materialien von SCHOTT auf über 100 Satelliten weltweit geflogen.

Partnerschaft mit Satellitendesignern

Bei SCHOTT liefern wir nicht nur Materialien, sondern arbeiten mit Ingenieuren zusammen, um optische und strukturelle Komponenten zu entwickeln, die den anspruchsvollsten Spezifikationen entsprechen. Unsere Unterstützung reicht von der Materialauswahl und -bearbeitung bis hin zu Leichtbau, hochpräzisem Schleifen und Messtechnik.
Wir haben uns mit führenden Behörden und Systemintegratoren zusammengetan, darunter ESA, NASA, CNES, ISRO und JAXA, um flugerprobte Lösungen für jahrzehntelange Missionen zu entwickeln.

Unsere Mission: Ihnen zum Erfolg zu verhelfen – mit Materialien, die Präzision, Zuverlässigkeit und Stabilität im Orbit gewährleisten.

Detailed view of ZERODUR composite structure

ZERODUR®: Stabile Optiken im Weltraum ermöglichen

Mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient

ZERODUR® Glaskeramik wird mit einem mittleren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) im Temperaturbereich von 0 °C bis 50 °C in sechs Ausdehnungsklassen wie folgt geliefert:

CTE (0 °C; 50 °C) Spezifikationstoleranzen
ZERODUR® Ausdehnungsklasse 2	0 ± 0,100 ppm/K
ZERODUR® Ausdehnungsklasse 1	0 ± 0,050 ppm/K
ZERODUR® Ausdehnungsklasse 0	0 ± 0,020 ppm/K
ZERODUR® Ausdehnungsklasse 0 SPECIAL	0 ± 0,010 ppm/K
ZERODUR® Ausdehnungsklasse 0 EXTREME	0 ± 0,007 ppm/K
CTE optimiert für Anwendungstemperaturprofile
ZERODUR® TAILORED	0 ± 0,020 ppm/K (± 0,010 ppm/K auf Anfrage)

Wenn eine thermische Ausdehnung keine Option ist, liefert ZERODUR®. Mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) von nahezu Null, außergewöhnlicher Homogenität und Strahlungsbeständigkeit ist es das Referenzmaterial für Weltraumoptiken.

Design-Herausforderung	ZERODUR® Lösung
Thermische Verformung	CTE von nahezu Null behält seine Form bei Temperaturschwankungen bei
Drift der Ausrichtung	Dimensionsstabilität gewährleistet langfristige optische Präzision
Oberflächenqualität	Hervorragende Polierbarkeit für Oberflächen im Nanometerbereich
Gewichtsbeschränkungen	Erhältlich in kundenspezifischen, leichten Konfigurationen
Raue Umgebung	Nachgewiesene Strahlungs- und Vakuumstabilität

Erfahren Sie mehr über die Materialeigenschaften auf der ZERODUR® Produktseite →

Weltraumerprobtes Erbe

Seit über 40 Jahren ist ZERODUR® Teil von Flaggschiff-Satellitenmissionen in verschiedenen Disziplinen:

Erdbeobachtung

SPOT, PLEJADEN, METEOSAT, GOES, LANDSAT, CARTOSAT

Wissenschaft und Astrometrie

Hubble, CHANDRA, CHEOPS, HIPPARCOS

Laserkommunikation

ARTEMIS/SILEX

Sonnen- und Planetenmissionen

Häufige Fragen (FAQ)

Welche Materialien werden für Satellitenspiegel verwendet?

In Satellitenspiegeln wird häufig Glaskeramik wie ZERODUR® verwendet, da sie eine Wärmeausdehnung von nahezu Null und eine hohe optische Qualität aufweist.

Warum ist die thermische Stabilität im Weltraum wichtig?

Im Orbit können Temperaturschwankungen dazu führen, dass sich gewöhnliche Materialien ausdehnen oder zusammenziehen, wodurch die Optik verzerrt und Instrumente falsch ausgerichtet werden. Thermisch stabile Materialien verhindern dies.

Was macht ZERODUR® für Satelliten geeignet?

Sein extrem niedriger CTE, seine Strahlungsbeständigkeit und seine lange Flugerfahrung machen ihn ideal für hochpräzise optische Systeme im Weltraum

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