Treppen/Podeste-System für Jupitersonde
Die Raumsonde JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) soll fast vier Jahre lang das Jupitersystem mit seinen drei Eismonden erforschen. Die Sonde der europäischen Weltraumorganisation ESA wurde in den vergangenen Jahren von Airbus entwickelt und gebaut. Sie wird aktuell für den Start vorbereitet. Doch zuvor absolvierte die Raumsonde zahlreiche Tests in den Airbus-Satellitenintegrationszentren in Friedrichshafen und Toulouse. Dafür konstruierte Item ein spezielles Treppen/Podeste-System, das zum einen eine sichere Arbeitsbühne für die Mitarbeiter bot und zum anderen als Unterkonstruktion für einen circa 10 Meter langen Messarm fungierte.
JUICE soll vor allem die Ozeane unter der eisigen Oberfläche der Jupitermonde mithilfe von magnetischen Sensorsystemen untersuchen. Denn die Magnetfelder geben Auskunft über den inneren Aufbau der Himmelskörper. Daher ist der Magnometerausleger (MAGBOOM) ein wichtiger Bestandteil der Raumsonde. An diesem Messarm sind fünf magnetisch empfindliche Messinstrumente befestigt. Er wiegt insgesamt circa 50 Kilogramm, besteht aus nichtmagnetischen Materialien und lässt sich bis zu einer Länge von 10,6 Meter ausklappen. So wird gewährleistet, dass die vorgenommenen Messungen nicht durch die Raumsonde beeinflusst werden.
Doch bevor die 6,2 Tonnen schwere Raumsonde im nächsten Jahr ihre Reise zum Jupiter antritt, muss sie sich erst noch einer Bewährungsprobe unterziehen. Im August 2021 wurde JUICE daher für die Endmontage und letzte Tests ins Satellitenintegrationszentrum von Airbus in Toulouse transportiert. Dort wurden finale Tests am Satelliten und am aufwändig konzipierten MAGBOOM vor seinem Einsatz im All durchgeführt.
Dazu benötigte Airbus eine Konstruktion, die es den Ingenieuren und Technikern erlaubte, Installationsarbeiten und Prüfungen an dem äußerst empfindlichen Arm vorzunehmen. Der Entfaltarm ist in maximaler Leichtbauweise konstruiert und für eine Umgebung ohne Einfluss der Erdgravitation dimensioniert. Um diesen dennoch auf der Erde zu Testzwecken entfalten zu können, bedurfte es einer speziellen Unterkonstruktion, die den Arm während der Entfaltung unterstützte, um Beschädigung oder Abknicken zu verhindern. Und hier kam Item ins Spiel.
Das Unternehmen konzipierte in enger Zusammenarbeit mit Airbus ein spezielles Treppen/Podeste-System. Erstellt wurde eine Konstruktion, die den Messarm optimal unterstützte, sodass er trotz seiner beeindruckenden Länge teilweise ausgefahren werden konnte. Insgesamt lieferte Item sechs Baugruppen an Airbus. Daraus entstand ein circa 5.700 mm breites und 5.330 mm langes Podest mit Geländern auf einer Höhe von 1.300 mm, das über eine Treppe erreichbar ist.
„Unser gesamtes System wiegt circa 2,8 Tonnen und besteht aus über 4.000 Einzelteilen“, sagt Christian Kirchdorffer, verantwortlich für den Bereich Kundenlösungen bei Item. „Bis zur Fertigstellung hatten wir dabei umfangreiche und teils auch sehr spezielle Anforderungen zu erfüllen.“
Die gesamte Konstruktion sollte hauptsächlich einem Zweck dienen: der Simulation gravitationsfreier Bedingungen, möglichst ähnlich denen im Weltall, zum Zwecke der MAGBOOM-Entfaltung. Das Treppen/Podeste-System sollte eine optimale Unterkonstruktion für den MAGBOOM sein und ihn optimal abstützen. Darüber hinaus musste eine Arbeitsfläche geschaffen werden, die es den Mitarbeitern erlaubte, Prüfungen an dem Messarm vorzunehmen, ohne Schwingungen oder Vibrationen auf das Testobjekt und den Satelliten zu übertragen.
Die Standfläche der Mitarbeiter musste daher von der Unterkonstruktion des MAGBOOMs mechanisch komplett entkoppelt werden. Alle Komponenten mussten rostfrei und reinraumtauglich sein. Eine weitere äußerst wichtige Anforderung bestand darin, dass sämtliche Komponenten nur sehr geringen Eigenmagnetismus aufweisen durften. Denn die Messergebnisse der empfindlichen Messgeräte sollten nicht durch die Konstruktion verfälscht werden.
„Zahlreiche Verbinder mussten extra aus Edelstahl angefertigt werden“, erklärt Joachim Pfeff, zuständig für die Konstruktion der Kundenlösungen bei Item. „Daher tauschten wir beispielsweise Nutensteine, Standfüße, Winkel und Schrauben aus herkömmlichem Stahl gegen Edelstahlkomponenten aus.“ Darüber hinaus hatte Item zahlreiche statische Anforderungen zu erfüllen. Die Plattform wurde für eine Belastung von 200 kg/m2 ausgelegt, der oberste Einsatztisch – der sogenannte Rollerskate – sollte eine statische Last von 100 kg tragen können.
Die große Herausforderung bestand darin, ein Podest zu konstruieren, das keinerlei Schwingungen auf Messarm und Messinstrumente überträgt. Daher wurden mehrere Podeste als separate Baugruppen konstruiert, die nur über eine Brücke miteinander verbunden sind, was schwingungstechnische Übertragungen verhindert. Der Rollerskate liegt an mehreren Punkten auf der mittleren Podestebene auf. Kräfte werden in den Boden abgeleitet.
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