Zuverlässig durchs All
Katharina Dobes macht Elektronik und Mechanismen fit für den Weltraum
Wien – Ein Smartphone würde im All nach kurzer Zeit den Geist aufgeben. Elektronikbauteile, die als Bestandteil von Satelliten oder Raumsonden ins All geschossen werden, müssen den speziellen Bedingungen dieser Reise gewachsen sein. Weder die Vibrationen eines Raketenstarts noch die hohe Strahlung oder die extremen Warm-Kalt-Zyklen im Weltraum dürfen Instrumente und Steuerungseinheiten in ihrer Funktion beeinträchtigen – auch nach jahrelangem Flug nicht.
Dass die Baugruppen des österreichischen Raumfahrtzulieferers Ruag Space diesen Anforderungen entsprechen, dazu trägt Katharina Dobes entscheidend bei. Die 1983 geborene Wienerin, die kürzlich von der Initiative Femtech des Verkehrsministeriums zur Expertin des Monats gewählt wurde, begleitet Materialauswahl und Montageprozesse mit Blick auf die Erfordernisse im All. Sie definiert und dokumentiert etwa die entsprechenden Tests, die die Zuverlässigkeit der Baugruppen sicherstellen. Dobes: „Wir müssen belegen können, dass die Funktionalität selbst unter schwierigen Bedingungen nicht leidet. Jede einzelne Lötstelle muss auf ihre Ausfallssicherheit geprüft sein.“
Als sie 2014 von der TU Wien, wo sie Assistentin am Institut für angewandte Physik war, zur Ruag wechselte, stand die Werkstoffin- genieurin gleich vor einer besonderen Aufgabe, die im Zusammenhang mit der ExoMars-Mission der Raumfahrtagentur Esa steht. Die Ruag entwickelt für den Rover, der 2020 zum Mars starten soll, einen Kameraarm und Teile des zentralen Steuerungscomputers.
„Bei Raumfahrzeugen, die auf anderen Himmelskörpern landen, darf diese Welt keinesfalls mit Organismen von der Erde verunreinigt werden“, sagt Dobes. „Ich musste mir also Gedanken machen, wie wir sicherstellen, dass unsere Bauteile vollkommen frei von organischen Rückständen sind. Dazu muss nicht nur die Fertigung angepasst werden, sondern für einige Systeme wird sogar ein abschließender Sterilisierungsschritt vorgenommen.“
Aktuell sind für Dobes die Wettersatelliten der Meteosat Third Generation (MTG) ein großes Thema. Eine der Herausforderungen hier ist, dass die Satelliten zwar alle gleichzeitig gefertigt, aber zu unterschiedlichen Zeiten ins All geschickt werden. „Wir müssen also nicht nur sicherstellen, dass die Mechanismen nach dem Raketenstart alle gut im All funktionieren, sondern auch, dass sie durch die jahrelange Lagerung davor nicht beeinträchtigt werden.“Zudem wird die Elektronikfertigung des Unternehmens gerade auf einen neuen Maschinenpark umgestellt. Für Dobes bedeutet das, dass alle bestehenden Prozesse auch für die neue Fertigung verifiziert werden müssen.
Schon vor ihrer Tätigkeit für die Ruag arbeitete Dobes an Zukunftstechnologien. In ihrer Diplomarbeit und Dissertation beschäftigte sie sich mit speziellen Materialwechselwirkungen in Fusionsreaktoren. Zu ihrem Weg sei sie von ihrem Vater – ebenfalls ein Physiker – inspiriert worden. Doch ein Ereignis gab den Ausschlag: „Ich war von einem Londoner Physiklabor, das ich in der Jugendzeit besucht habe, so beeindruckt, dass ich es einfach ausprobieren wollte“, erinnert sich Dobes. Außerdem: „Ich wollte etwas machen, bei dem ich nichts auswendig lernen muss, sondern die Dinge verstehen kann.“ Riegel wegschieben, ehe sie den Leckerbissen verspeisen konnten.
Bei der Aufgabe zeigte sich, dass die kognitive Leistung eines Vogels nicht so einfach auf alle seiner Art übertragen werden darf: Das Kakadu-Männchen Pipin löste die komplette Versuchsanordnung innerhalb von zwei Stunden ohne Hilfe, während es seine Artgenossen erst schafften, nachdem sie entweder einem trainierten Vogel zugesehen oder vorher jedes Schloss einzeln bearbeitet hatten. „Natürlich gibt es große individuelle Unterschiede“, sagt Auersperg, „aber die Talente sind verschieden verteilt: Manchmal lösen sehr forsche Individuen eine Aufgabe später als sehr scheue, oder manche können etwas lange nicht, aber dann plötzlich viel besser als alle anderen. Das ist überhaupt nicht vorhersehbar.“
Allerdings gilt für die Mehrheit der Kakadus: Wenn sie einen Mechanismus einmal „geknackt“haben, haben sie von da an keine Probleme mehr damit. Auch Tests, bei denen die verschiedenen Schlösser in neue Reihenfolgen gebracht und teilweise sogar funktionslos gemacht wurden, irritierten sie nicht: „Sie haben einfach die meisten irrelevanten Teile weggelassen“, so Auersperg.
Alles für den Cashewkern
Damit nicht genug, setzten die Forscher die Vögel auf eine Art Spielplatz mit hölzernem Kleinkinderspielzeug sowie Röhren und Löchern – und waren beeindruckt. Die Kakadus verwendeten die Spielsachen ganz so, wie das Menschenaffen und menschliche Kleinkinder tun, sprich: Sie stopften kleinere Dinge in Spalten und Röhren und steckten Ringe auf einen Pol. Auch zwei verschiedene Futterapparate, die jeweils mit einem Stöckchen oder einer Kugel betätigt werden mussten, um an eine Nuss zu kommen, stellten die meisten Vögel nicht lange vor ein unlösbares Problem.
Bemerkenswerterweise betätigten sie die Apparate aber nicht unter allen Umständen: Wurde die „Maschine“mit einem Cashewkern bestückt, das absolute Lieblingsfutter der Vögel, während eine weniger attraktive Pe-