Im Jahr 2007 durchschlug Weltraumschrott das Kühlerpanel des US-Space-Shuttles Endeavour. Das Shuttle-Programm endete 2011, aber das Schrottproblem hat sich verschärft, da wir mehr Satellitenkonstellationen, Teleskope und Raumfahrzeuge starten. Chinesische Wissenschaftler haben ein neues Aluminiummaterial entwickelt, das von Eierschalen inspiriert ist und einen verbesserten Schutz gegen Schrottfragmente bieten könnte, so ein neuer Artikel im Journal of Applied Physics.

Eierschalen faszinieren Wissenschaftler seit langem wegen ihrer mechanischen Eigenschaften. Im Jahr 2012 verfasste der Maschinenbauingenieur des MIT, Pedro Reis, einen Artikel mit, der den Zusammenhang zwischen der eiförmigen Geometrie eines Eies und seiner Steifigkeit zeigte. Reis begann, Eierschalen zu studieren, nachdem er an einer beliebten Physik-Demonstration teilgenommen hatte: auf Eierkartons zu gehen, ohne sie zu zerbrechen. Der Schlüssel war, die Eier mit der schmalen Spitze nach oben auszurichten und das Gewicht über die gesamte Oberfläche zu verteilen.

In den 1950er und 1960er Jahren fand die Luft- und Raumfahrtindustrie die Bruchfestigkeit von Eierschalen für die Versagensanalyse von Metallhüllen von Flugzeugen nützlich. Eine Eierschale besteht hauptsächlich aus Kalziumkarbonatkristallen, die in eine Proteinmatrix eingebettet sind, verstärkt durch eine dünne innere Kollagenmembran. Anfang dieses Jahres testete Reis‘ MIT-Kollegin Tal Cohen die Annahme, dass das Fallenlassen von Eiern vertikal am besten ist, und fand heraus, dass horizontal fallende Eier mehr Energie absorbieren und seltener reißen.

Ein NASA-Bericht von 2021 schätzte etwa 34.000 Schrottteile größer als 10 Zentimeter in erdnaher Umlaufbahn, 900.000 Teile zwischen 1 cm und 10 cm und 128 Millionen Teile kleiner als 1 cm. Selbst kleiner Schrott kann Raumfahrzeuge aufgrund der hohen Geschwindigkeiten beschädigen. Raumfahrzeuge sind normalerweise durch Whipple-Schilder geschützt, aber das neue, von Eierschalen inspirierte Material könnte einen besseren Schutz bieten.

Wichtige Entitäten: Personen: Pedro Reis, Tal Cohen

Häufig gestellte Fragen: Wie schützt das von Eierschalen inspirierte Material Raumfahrzeuge?

Das neue Aluminiummaterial imitiert die Struktur der Eierschale, die dank ihrer Kalziumkarbonatkristalle in einer Proteinmatrix bruchfest ist. Es erwies sich als wirksamer bei der Schlagfestigkeit, wenn es als wassergefüllte Eierschalen-Arrays im 3D-Druck hergestellt wurde.

Häufig gestellte Fragen: Wie schützt das von Eierschalen inspirierte Material Raumfahrzeuge?

Das neue Aluminiummaterial imitiert die Struktur der Eierschale, die dank ihrer Kalziumkarbonatkristalle in einer Proteinmatrix bruchfest ist. Es erwies sich als wirksamer bei der Schlagfestigkeit, wenn es als wassergefüllte Eierschalen-Arrays im 3D-Druck hergestellt wurde.