Jülicher High Tech kreist um den Mars

Titankapsel schützt Messsonde vor Strahlung

[10. Januar 2002]

Die amerikanische Raumsonde "2001 Mars Odyssey" kreist seit Oktober um den Mars. Im Moment schwenkt sie sich gerade in ihre endgültige Umlaufbahn ein, um im Februar mit den geplanten Messungen zu beginnen. Mit an Bord ist eine kleine Blechkapsel aus Titan, die Ingenieure der Zentralabteilung Technologie des Forschungszentrums Jülich mitentwickelt und -konstruiert haben. Sie schützt einen Germanium-Detektor, der Gammastrahlen misst und mit dem die NASA herausfinden will, welche chemischen Elemente es auf dem Roten Planeten gibt. Nach Abschluss der Messungen im Juli 2004 soll mithilfe der Daten eine komplette Landkarte des Mars erstellt werden.

"Ich kauf' mir 'ne Rakete, und fliege auf den Mars. Und fall' ich wieder runter, fragt jeder mich: Wie war's?", sangen die "Weintraubs" schon vor 75 Jahren. Seit jeher hat die Raumfahrt die Menschheit beschäftigt, begeistert und ihre Fantasie beflügelt. Die neueste Mars-Mission der NASA widmet sich vor allem wieder der Frage nach Wasservorkommen auf dem Roten Planeten. Daneben fahndet die Sonde "2001 Mars Odyssey" aber auch nach Mineralien, chemischen Elementen und gefährlichen Strahlen. Dazu haben drei Spürnasen mit den wohlklingenden Namen THEMIS, GRS und MARIE an Bord der Odyssey die lange Reise zum Mars angetreten.

GRS steht für "Gamma Ray Spectrometer" und misst Gammastrahlen. Jedes chemische Element sendet etwa bei Bombardierung mit kosmischer Strahlung solche Gammastrahlen aus, anhand derer es identifiziert werden kann. Darüber hinaus verrät die Intensität dieser charakteristischen Strahlung etwas über die Häufigkeit des Elements. Der eigentliche Gammastrahlen-Detektor ist ein Einkristall aus Germanium. Er sitzt auf der "Mars Odyssey" am Ende eines sechs Meter langen Auslegers, der zu Beginn der Messungen ausgefahren wird. Zum Schutz ist der hoch empfindliche, etwa Kaffeetassen große Kristall in eine vakuumdichte Verpackung aus Titan eingeschweißt - Hightech made in Jülich.

Detektoren aus Germanium sind die empfindlichsten Gamma-Schnüffler der Welt. Als Wissenschaftler vom Institut für Kernphysik (IKP) und der Zentralabteilung Technologie (ZAT) des Forschungszentrums Jülich, der Universität Köln und der französischen Firma Eurisys Mesures (damals noch Intertechnique) vor mehr als zehn Jahren ein Verfahren entwickelten, um solche Germanium-Detektoren zum Schutz vor äußeren Einwirkungen ultrahochvakuumdicht einzuschweißen, hätten sie wohl nicht gedacht, dass sich die NASA eines Tages dafür interessieren könnte. Sie wollten die Detektoren hauptsächlich in der Grundlagenforschung einsetzen wie zum Beispiel in dem vom Jülicher Forscher Prof. Rainer M. Lieder initiierten, weltweit größten Gammaspektrometer "Euroball". Mittlerweile sind die "hermetisch gekapselten Germanium-Detektoren" patentiert - eingepackt in eine Aluminium-Dose ausJülich verrichten sie auch in der Umwelttechnik und als Gammastrahlen-Teleskop, das um die Erde kreist, ihre Arbeit. Ganz im Sinne eines idealen Wissenschafts- und Technologietransfers fließen die Lizenzgebühren für die gekapselten Detektoren wieder zurück in die Forschung.

Da Aluminium neben etwa 20 weiteren chemischen Elementen selbst auf der Fahndungsliste der NASA-Wissenschaftler steht, ist die Alu-Kapsel für den Ausflug zum Mars ungeeignet. Der Ausweg: Titan. Doch Titan ließe sich angeblich nicht schweißen, hieß es. "Wir haben aber gezeigt, dass man Titan doch schweißen kann", erzählt Hans Kämmerling, Diplom-Ingenieur an der ZAT des Forschungszentrums Jülich, nicht ohne Stolz. Unter Leitung von Dr. Rudolf Lison wurde in der Fachgruppe "Sonderverfahren und Entwicklung" ein Schweißverfahren entwickelt, das alle Anforderungen der NASA erfüllte. Deshalb erhielt die Detektor-Firma Eurisys den Auftrag: Wie schon beim Gammaspektrometer "Euroball" produziert Eurisys die Germanium-Detektoren und lässt sie am Forschungszentrum Jülich "luftdicht" verpacken. "Wir sind schon sehr gespannt, ob die Messungen funktionieren werden", verrätKämmerling.

Drei Exemplare der "teuersten Dose der Welt" haben die Jülicher Ingenieure insgesamt aus Titan hergestellt. Eine davon umrundet gerade den Mars. Welche neuen Welten die Jülicher Dose als Nächstes entdecken darf, steht aber noch in den Sternen.

Am Ende des sechs Meter langen Auslegers der Sonde "2001 Mars Odyssey" (Foto links) misst ein Germanium-Detektor, eingeschweißt in eine Titan-Kapsel aus Jülich (Foto rechts), Gammastrahlen auf dem Roten Planeten.

- rdr -