Raumfahrt »Unter Tage«

		Abb.: Die CASSINI-Raumsonde im Anflug auf den Planeten Saturn.
		Raumfahrtsysteme wie Raumstationen, Satelliten und Sonden sind während des Transportes zu ihrem Einsatzort und während der Verrichtung ihres oft jahrelangen Dienstes extremen Belastungen mechanischer, thermischer und strahlungsbedingter Natur ausgesetzt. Um den Betrieb der Systeme und die präzise, reibungslose Funktion der Komponenten trotzdem sicherzustellen, sind bereits während der Entwicklungszeit zahlreiche und umfangreiche Tests, Prüfungen und Simulationen erforderlich, denn bis auf wenige, teils recht spektakuläre Ausnahmen, ist es nicht möglich, Reparatur- und Wartungsarbeiten vor Ort durchzuführen. Präzision, Zuverlässigkeit, Ausfallsicherheit und raue Arbeitsbedingungen waren auch wesentliche Schlagworte einer Anfrage der Firma Herrenknecht AG, Produzent maschineller Tunnelvortriebsmaschinen, die im September 1998 vor folgendem Hintergrund an MST Aerospace gerichtet wurde: Um die Sicherheit von Vortrieben noch weiter zu erhöhen, hat die Herrenknecht AG ein seismisches Vorauserkundungsverfahren weiterentwickelt. "Sonic Softground Probing" (SSP) heißt das Verfahren, das zu einem virtuellen Vorbohren führt und den Schildfahrer in gebührendem Abstand vor bedeutenden geologischen Veränderungen warnt. Jahrmillionen Entwicklungsgeschichte der Erde können nämlich etliche Überraschungen wie etwa Findlinge, geologische Schichtgrenzen und Injektionskörper in der Bohrspur einer Vortriebsmaschine bereithalten. An den Schneidrädern werden hierzu speziell angepasste Schallsender und Mikrofone untergebracht. Die Schallsender senden sekündlich Schallwellen ins Erdreich, die Mikrofone empfangen reflektierende Signale, die simultan aufgezeichnet werden. Ein EDV-Gigant im Nachläufer wertet gemessene wie statistische Daten aus und visualisiert bedeutende geologische Veränderungen bis zu 40 m vor dem Schneidrad. Die Vorinformation über den Baugrund hilft, ggf. den Vortrieb zu stoppen, Hindernisse zu entfernen und damit Beschädigungen der Tunnelbohrmaschine und die damit verbundenen Ausfallzeiten, Kosten und Gefahren für das Personal zu verhindern.
		Abb. links: Trude, mit 14,2 m Durchmesser größter Mixschild der Welt, erreicht nach 2.561 m Untergrundfahrt in Hamburg punktgenau ihr Ziel. Abb. rechts: Die sehende Vortriebsmaschine - Vorausblick bis zu 40 m ins Erdreich sind möglich.
		Um eine bessere Qualität der Auswertung zu erzielen, wurde ein neuer Schallsender für den Einsatz bei diesen seismischen Messungen gesucht. Der bisherige Sender, im Prinzip ein kommerzieller Vibrator (Shaker), wie er zu Vibrationstests in der Industrie eingesetzt wird, erfüllte zu diesem Zeitpunkt die an ihn gestellten Anforderungen nur bedingt: Der Sender soll einen frequenzcodierten Sweep aussenden, der zum einen einen gleichmäßigen Frequenzgang von 1.000 Hz bis 5.000 Hz ohne Phasensprünge oder Überhöhungen aufweist und zum anderen möglichst hohe Energien abstrahlt (angestrebt waren 3.000 W Verstärkerleistung). Zudem muss die Komponente unter den rauen Arbeitsbedingungen des Tunnelbaus präzise, zuverlässig und ausfallsicher arbeiten. Nach der Vermittlung durch MST Aerospace fand im März 1999 das erste Treffen zwischen den Fachleuten der Herrenknecht AG und der Berliner Firma Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH, einer Ausgründung des Forschungszentrum Berlin-Adlershof des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) e.V., statt. Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH hat auf der Basis ihrer Raumfahrtprojekte für Satelliten, Sonden, Raumstationen und interstellare Missionen eine umfangreiche Expertise im Bereich der Feinwerktechnik und des Sondermaschinenbaus entwickelt. Aus einer Hand werden durchgängige Systemlösungen mittels modernster Fertigungsverfahren und ausgeklügelten Testverfahren erarbeitet, wobei sich die Gewährleistung höchster Zuverlässigkeit und Präzision in den heute die Hälfte des Umsatz ausmachenden industriellen Aufträgen außerhalb der Raumfahrt widerspiegelt. Das speziell im Bereich der Strukturmechanik erworbene Know-how, die reichhaltigen Erfahrungen mit Schwingungsanregern auf dem Gebiet der Umweltsimulation der Entwicklungen und der positive Abschluss einer Machbarkeitsstudie für die Herrenknecht AG waren im Oktober 2001 ausschlaggebend für die Beauftragung von Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH mit der Entwicklung eines Senderprototypen der ab dem Sommer 2002 seine Leistungsfähigkeit demonstrieren soll. Spätestens dann, so prognostizieren die Techniker der Herrenknecht AG, kann wohl der alte Bergmannsspruch "Vor der Hacke ist es duster" umgeschrieben werden.