Sauerstoff und Sensorik für die Raumschiffathmosphäre

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Am 22. September 2018 brachte eine japanische H-IIB Rakete das HTV-Versorgungsschiff mit dem ACLS-Modul zur internationalen Raumstation ISS. Die Aufgabe des ACLS  (Advanced Closed Loop System) ist CO2 aus der Raumschiffatmosphäre zu ‘recyceln’ und mittels Elektrolyse neuen Sauerstoff für die Besatzung zu erzeugen. Die Regelung dieser Prozesse basiert auf einem Absolut- und Differenzdrucktransmitter, den die Keller AG entwickelt hat.

keller-space_drucktransmitter

Am 22. September 2018 brachte eine japanische H-IIB Rakete das HTV-Versorgungsschiff mit dem ACLS-Modul zur internationalen Raumstation ISS. Die Aufgabe des ACLS  (Advanced Closed Loop System) ist CO2 aus der Raumschiffatmosphäre zu ‘recyceln’ und mittels Elektrolyse neuen Sauerstoff für die Besatzung zu erzeugen. Die Regelung dieser Prozesse basiert auf einem Absolut- und Differenzdrucktransmitter, den die Keller AG entwickelt hat.

Die internationale Raumstation ISS bewegt sich in ca. 400 km Höhe um die Erde. Da in dieser Höhe kaum Sauerstoff vorhanden ist, muss dieser entweder von der Erdoberfläche geliefert oder an Bord der ISS erzeugt werden. Den Sauerstoff ins All zu bringen ist teuer, denn die Transportkosten für 1 kg Nutzlast belaufen sich auf ca. EUR 33‘000,-. Es ist daher sinnvoll, wenn man versucht, die ausgeatmete Luft der Astronauten aufzubereiten, um damit wieder nutzbaren Sauerstoff zu erzeugen.

Wichtige Aufgabe

Das ist die Aufgabe des ACLS, welches am 22. September 2018 zum amerikanischen Destiny Modul (US-Labor) transportiert wurde. Das ACLS entwickelte Airbus für die Europäische Weltraumorganisation ESA. Für die Sauerstofferzeugung wird im ACLS-Kreislauf das Kohlendioxid aus der Kabinenluft mit Wasserstoff, der unter Energiezufuhr aus der Aufspaltung von Wasser gewonnen wird, zu Methan und Wasser umgewandelt. Aus dem Wasser wird mit dem so genannten Elektrolyse-Prozess wieder atembarer Sauerstoff gewonnen. Das System ist laut Airbus für eine Crew von drei Astronauten ausgelegt und spart so auch 450 kg Wasserzuladung pro Jahr. Bei voller Leistung entfernt das ACLS täglich 3 kg CO2, liefert 2,5 kg O2 und produziert 1,2 kg Wasser.

Zuverlässige Komponenten gefragt

Damit diese Prozesse sicher laufen, benötigt das ACLS höchst zuverlässige Komponenten. Der Auftrag für die Entwicklungen im Bereich Druckmesstechnik erhielt der Schweizer Druckmesstechnik-Hersteller KELLER AG aus Winterthur. Das Projekt stellte höchste Anforderungen, weil in 400 km Höhe innert nützlicher Frist keine Komponenten ausgewechselt werden können, wenn sie ausfallen. Der Beitrag von KELLER zu dieser Mission besteht aus Absolut- und Differenzdrucktransmittern, die im Bereich 50 mbar…20 bar bei 0…110 °C arbeiten.

Erfahrungen aus Luftfahrt und Industrie

„Keller hat mit seinen Drucktransmittern, die in zahlreichen Flugzeugtypen vielfältigste Aufgaben übernehmen und mit ihrer Zuverlässigkeit zur Sicherheit unterschiedlichster Systeme beitragen, unter Beweis gestellt, dass die Anforderungen an die Standzeiten (MTBF) von Sensoren im realen Betrieb um ein Vielfaches höher liegen als gefordert“, freut sich Jürg Dobler, Geschäftsführer der Keller Gesellschaft für Druckmesstechnik mbH.

 „In die ersten Sensorprojekte für die Raumfahrt fliessen selbstverständlich die jahrelangen Erfahrungen für die Luftfahrt aber natürlich auch den industriellen Anwendungen ein. Andererseits werden natürlich auch Rückwirkungen aus den Raumfahrtprojekten in das breite Spektrum der Drucksensorik bei Keller erwartet“, ergänzt Dr. Günther Kaden, Consultant Aerospace Sensors.

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