Mit dem Start der unbemannten NASA-Mission Artemis I heute Nachmittag, die den Weg für eine Rückkehr zum Mond ebnen soll, richtet sich die Aufmerksamkeit der Welt erneut auf die „letzte Grenze“. Experten haben vorausgesagt, dass die globale Weltraumwirtschaft bis zum Ende dieses Jahrzehnts 490 Milliarden Pfund und bis zum Jahr 2040 satte 1 Billion US-Dollar erreichen wird. Und es wird erwartet, dass die meisten Regierungen in den nächsten fünf bis zehn Jahren eine dauerhafte Präsenz aufrechterhalten wollen im Weltraum, um bei der Verwaltung kritischer Satelliteninfrastrukturen zu helfen, sich an wissenschaftlichen Erkundungen zu beteiligen und auf außerirdische Ressourcen zuzugreifen.
Der Materialwissenschaftler Dr. Vivek Koncherry ist der Powerhouse-CEO von Graphene Space Habitat Limited, einem Spin-off-Unternehmen mit Sitz im Graphene Engineering Innovation Centre der University of Manchester.
Das Unternehmen, das nach einem Stipendium in Höhe von 50.000 £ von den Eli & Britt Harari Graphene Enterprise Awards gegründet wurde, möchte die außergewöhnlichen Eigenschaften zweidimensionaler Materialien nutzen, um revolutionäre Orbitalstrukturen zu schaffen.
Dr. Koncherry erklärt: „Wie Sie wissen, geht die Internationale Raumstation (ISS) in den Ruhestand und es gibt ein neues Weltraumrennen.“
Die ISS besteht, ähnlich wie die Raumstationsdesigns, die von den meisten Unternehmen in der Raumfahrtindustrie angeboten werden, überwiegend aus Metall, das relativ schwer ist. Dies schafft logistische Probleme, um die Materialien in den Orbit zu bringen.
Dr. Koncherry fügte hinzu: „Gewichtseinsparung ist ein Schlüsselfaktor bei unserer Struktur.
„Was wir tun, ist die Herstellung der Materialien für die neuen Raumstationen mit Graphen und anderen Leichtbaustrukturen.“
Dr. Koncherry und seine Kollegen haben sich bereits mit Skidmore, Owings & Merrill – dem globalen Architekturbüro hinter Dubais Burj Khalifa, dem höchsten Gebäude der Welt – zusammengetan, um eine graphenverstärkte Raumstation zu entwerfen.
Neben ihrem geringen Gewicht haben zweidimensionale Materialien wie Graphen und MXene (Materialien aus Schichten von Übergangsmetallcarbiden und -nitriden) verschiedene Eigenschaften, die sie ideal für den Bau von Weltraumlebensräumen machen – Eigenschaften, die die Forscher derzeit mit verkleinerten Modellen testen.
Eines der größten Probleme, erklärt Dr. Koncherry, sind die extremen Temperaturschwankungen im Weltraum – da orbitale Raumstationen auf der der Sonne zugewandten Seite bis zu 127 ° C (261 ° F) heiß und auf der anderen Seite bis zu -173 ° C (-279 ° F) kalt sein können “dunkle Seite.
Er fügt hinzu: „Graphen ist der beste Wärmeleiter. Wir verwenden also Graphen, um Wärme um die Struktur herum abzuleiten [and] leichtes Aerogel-Material zur Isolierung.“
MXenes verleihen unterdessen neuartige Strahlenschutzeigenschaften, die Astronauten vor Sonnen- und kosmischer Strahlung schützen können, während dreidimensionale multiaxiale Verbundwerkstoffe eine physikalische Abschirmung gegen Mikrometeoroide und umlaufenden Weltraumschrott bieten können.
Ein Teil der Arbeit des Teams umfasst die Anwendung von Robotik und KI, um Menschen bei der Herstellung dieser speziellen Materialien zu unterstützen – ein Prozess, von dem Dr. Kocherry glaubt, dass er in Zukunft völlig neue Arbeitsplätze schaffen wird.
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Um ihre Forschungen in den Orbit zu bringen, werden sowohl Zusammenarbeit als auch beschleunigte Forschung der Schlüssel sein, sagt Dr. Koncherry – aber ein in Großbritannien geborener Weltraumhabitat, der außerhalb des Großraums Manchester gebaut wurde, ist definitiv etwas, das in Reichweite ist.
Er fügte hinzu: „Um hier in Großbritannien ein starkes Anliegen zu schaffen – also eine britische Raumstation – brauchen wir staatliche Unterstützung.
„Wissen Sie, das wird von der Regierung sein, eine Raumstation zu bauen – wenn das da ist, dann hat Großbritannien die Fähigkeit, innerhalb von fünf Jahren eine echte Raumstation zu bauen.
„Aber es braucht auch einen Anstoß von der Regierung.“