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Die wichtige Rolle von Parylene f¨¹r die Weltraummission Hayabusa2
Im Dezember 2014 wurde die Raumsonde Hayabusa2, die von der japanischen Luft- und Raumfahrtbeh?rde JAXA konzipiert und entwickelt wurde, vom Raumfahrzentrum Tanegashima auf ihre Reise ins Weltall geschickt. Ziel der Raumsonde war der Asteroid Ryugu.Die Aufgabe bestand darin, ober- und unterirdische Proben des Asteroiden zu entnehmen und sie anschlie?end zur Erde zur¨¹ckzuschicken.
Dreieinhalb Jahre nach dem erfolgreichen Start erreichte die Sonde im Juni?2018 den 290?Millionen Kilometer entfernten Ryugu. Aus einer Entfernung von 20?km untersuchte und kartografierte die Sonde den Asteroiden. Im Februar?2019 gelang die erste Landung auf Ryugu, und es wurden die ersten Proben von der Oberfl?che gesammelt. Bei der zweiten Landung auf dem Asteroiden, die f¨¹nf Monate sp?ter stattfand, wurden unterirdische Proben entnommen. Obwohl die Oberfl?che des Asteroiden seit den Anf?ngen des Sonnensystems den intensiven Verwitterungseffekten der Sonneneinstrahlung ausgesetzt war, weisen die Proben aus tieferen Schichten einen makellosen Zustand auf und versprechen, wertvolle Materialdaten zu liefern, die Einblicke in die Urspr¨¹nge des Sonnensystems erlauben. Eine Kapsel mit den Proben kehrte im Dezember?2020 zur Erde zur¨¹ck. Die Raumsonde Hayabusa2 hat in der Zwischenzeit ihre Reise fortgesetzt und erm?glicht wichtige Beobachtungen von Exoplaneten, bevor sie 2031 einen weiteren Asteroiden erreicht.
Im Inneren der Raumsonde Hayabusa2 befinden sich 20 Leiterplatten, die f¨¹r den Einsatz der digitalen und analogen Kameras des Raumschiffs erforderlich sind. Die Leiterplatten sind mit Parylene- von »ÆÉ«ÁñÁ«ÊÓƵ beschichtet, die sie vor den ausgesprochen gro?en Belastungen durch den hohen Atmosph?rendruck, zu erwartende metallische Whisker und Ausgasungseffekte w?hrend des Starts, auf der Reise durchs All und bei der Abwicklung der Forschungsaufgaben sch¨¹tzen.
Die drastischen Druckschwankungen vor allem beim Start stellen hohe Materialanforderungen dar, und viele Beschichtungen k?nnen den physikalischen Effekten der Reise durchs Weltall nicht standhalten. Da Parylenewird in gasf?rmigem Zustand in einem Vakuum aufgetragen wird, ist gew?hrleistet, dass in den Beschichtungen keine Lufteinschl¨¹sse vorhanden sind, die – durch das Aufbl?hen und daraus resultierenden Problemen – das gesamte Projekt gef?hrden k?nnte.
Metallplattierungen sind sicherer f¨¹r die Umwelt als Blei. Allerdings ist diese Technologie daf¨¹r bekannt, dass sich unter mechanischer oder thermischer Belastung Whisker bilden. Whisker k?nnen sich auf die Zuverl?ssigkeit von elektronischen Systemen auswirken. Diese Whisker, die in der Regel nicht gr??er als ein Millimeter sind, k?nnen elektrische Bogenbildung, Kurzschl¨¹sse, Verschmutzungen und Kontaminationen verursachen, die die Funktionsf?higkeit der Optik- und Elektronikbaugruppen beeintr?chtigen. Es ist zwar keine eindeutige Methode bekannt, die die Bildung von Whiskern auf Metallplattierungen verhindert, aber es hat sich erwiesen, dass Parylene die Entstehung von Whiskern unterdr¨¹ckt. Da Parylene-Beschichtungen vollst?ndig konform sind und in allen Bereichen von Substraten (oben, seitlich, in den Ecken) eine einheitliche Beschichtungsdicke aufweisen, wird die Bildung von Whiskern gleichm??ig unterdr¨¹ckt und das beschichtete Produkt ist rundum gesch¨¹tzt ¨C ein Aspekt, der besonders im Weltraum von gr??ter Wichtigkeit ist. Parylene C und Parylene HT? von »ÆÉ«ÁñÁ«ÊÓƵ geh?ren f¨¹r viele Hersteller in der Luft- und Raumfahrtindustrie zu den bevorzugten Beschichtungsoptionen, da diese Beschichtungen erwiesenerma?en die Bildung von metallischen Whiskern unterdr¨¹cken und generell die Zuverl?ssigkeit wichtiger Baugruppen verbessern.
Die Pr?senz verschiedener Gase ist ein weiteres Problem f¨¹r Weltraumprojekte. Durch Ausgasung k?nnen volatile Bestandteile von Materialien freigesetzt werden, die dazu f¨¹hren, dass empfindliche Elektronikteile mit einer Schicht aus diesen ¨¹berzogen wird, die dann die Leistung beeintr?chtigt und Funktionsausf?lle verursachen kann. Bei Beschichtungen, die f¨¹r den Einsatz im Weltall bestimmt sind, ist es darum gleicherma?en wichtig, dass sie die beschichteten Produkte sch¨¹tzen und auch selbst keine volatilen Bestandteile abscheiden, die andere Instrumente und Baugruppen sch?digen k?nnten. Das bedeutet, dass die verwendeten Beschichtungen eine geringe Entgasungsrate aufweisen m¨¹ssen.
Die Eignung solcher Materialien f¨¹r den Einsatz im Weltraum wurde vom Jet Propulsion Laboratory in den USA bewertet. Die Ergebnisse k?nnen unter outgassing.nasa.gov eingesehen werden. F¨¹r solche Eins?tze kommen nur Materialien infrage, deren Testergebnisse die folgenden beiden Kriterien erf¨¹llen: Der Masseverlust (TML f¨¹r ?Total Mass Loss¡°) darf maximal 1,0 Prozent und der maximale Anteil der aufgefangenen volatilen und kondensierbaren Materialien (CVCM f¨¹r ?Collected Volatile Condensable Material¡°) darf nicht mehr als 0,10 Prozent betragen. Parylene C, Parylene C mit den Haftvermittlern AdPro Plus?, und AdPro Poly?sowie Parylene HT wurden getestet und erzielten Testergebnisse, die deutlich unter den angegebenen Grenzwerten liegen und sie damit als Materialien mit geringen Entgasungsraten klassifizieren.
»ÆÉ«ÁñÁ«ÊÓƵ betrachtet es als besondere Auszeichnung, dass die seine Parylene-Beschichtung f¨¹r die Weltraummission Hayabusa2 ausgew?hlt wurdeund eine wichtige Rolle bei der Erforschung des Asteroiden Ryugu spielen. Wegen seiner niedrigen Entgasungsrate ist Parylene hervorragend zum Schutz von Baugruppen geeignet, die starken Druckver?nderungen ausgesetzt sind. Gleichzeitig kann Parylene aufgrund seiner speziellen Eigenschaften effektiv die Bildung von Whiskern unterdr¨¹cken. Ultraleichtes, und porenfreies Parylenebietet hervorragende Barriereeigenschaften und gew?hrleisten optimale Performance unter den schwierigsten Umgebungsbedingungen. Weitere Informationen zu unseren Parylene-Beschichtungen und ihren sch¨¹tzenden Eigenschaften f¨¹r den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt erhalten Sie von Tim Seifert unter der Rufnummer +1.317.244.1200, App. 0220, oder per E-Mail an tseifert@scscoatings.com.
Global Coverage ¨C Ausgabe 90, Herbst 2021
