Aluminiumschalen absorbieren Aufprallenergie

Aluminium-„Eierschalen“ trotzen Weltraumschrott: Aufprallgeschwindigkeit um fast 65 % reduziert

Forschende der Dalian University of Technology in China haben eine Schutzstruktur für Raumfahrzeuge getestet, die aus wassergefüllten, eierschalenförmigen Aluminiumelementen besteht; dieses Design reduziert die Geschwindigkeit eines aufprallenden Projektils um fast 65 Prozent.

Die im *Journal of Applied Physics* veröffentlichte Studie untersuchte Möglichkeiten, Raumfahrzeuge vor der zunehmenden Menge an Weltraumschrott im erdnahen Orbit zu schützen. Schätzungen der Forschenden zufolge befinden sich derzeit fast eine Million Schrottteile mit einer Größe von mehr als 1 cm im Orbit.

Die Autorin Yuxin Wang erklärte: „Eine einzelne Eierschale zerbricht leicht unter punktueller Krafteinwirkung, doch der Schutzmechanismus der Eierschalen-Anordnung funktioniert völlig anders.“

Das Design nutzt kleine, eierschalenförmige Aluminiumstrukturen, die mit Wasser gefüllt und zwischen zwei Aluminiumplatten angebracht sind. Die Schalen sind so ausgerichtet, dass ihre stumpfen Enden nach unten zeigen.

Wenn ein Projektil auf die Platte trifft, kollabieren die Eierschalen und verformen sich nacheinander. Dadurch verteilt sich die Aufprallenergie über die gesamte Struktur, anstatt sich an einem einzigen Punkt zu konzentrieren.

Das Wasser im Inneren der Schalen bietet eine zusätzliche Schutzschicht. Beim Aufprall bewegt es sich im Inneren der Schalen und trägt dazu bei, die Ausbreitung von Stoßwellen zu verringern, wodurch mehr Energie absorbiert werden kann.

Die Forschenden verglichen reine Aluminiumplatten mit wassergefüllten Aluminiumkugeln sowie den eierschalenförmigen Strukturen, wobei sie sowohl Modelle aus dem 3D-Drucker als auch Computersimulationen einsetzten.

Das Eierschalen-Design erzielte das beste Ergebnis. Es reduzierte die Geschwindigkeit des Projektils um fast 65 Prozent, verglichen mit einer Reduzierung um 51 Prozent bei reinen Aluminiumplatten.