Luft_Raumfahrt
Reinräume für die Luft- und Raumfahrt
Bereits 1948 mit der Weiterentwicklung der deutschen Aggregat 4 (V2 Rakete), sowie 1958 mit dem Mercury-Programm und der Herstellung der Redstone- und Atlas-D-Raketen durch Lockheed Martin und der Nasa wurden saubere Produktionsumgebungen benötigt. Diese Produktionsumgebungen wurden als „High priority Rooms“ deklariert. 1962 ließ sich das Sandia National Laboratories den Ultra-Cleanroom patentieren.
Durch die steigende Anforderung in der Luft- und Raumfahrt wurden die Bedürfnisse und Spezifikationen in den Produktionsumgebungen stetig verbessert. Aber weshalb werden überhaupt reine Produktionsumgebungen benötigt?
In der Troposphäre bis hin zur Exosphäre herrschen, in Relation zur Erdoberfläche, starke Temperaturschwankungen bis hin zu – 270 ºC. Diese Temperaturschwankungen haben unter anderem Einfluss auf den Ausdehnungskoeffizienten der verbauten Materialien. Des weiteren können kleinste Partikel dafür sorgen, dass zu verbauende Komponenten, wie laminierte Halbleitertechnik oder Objektive, unbrauchbar werden.
In der Vergangenheit kam es nicht selten vor, dass gerade solche Fehlproduktionen, z.B. verunreinigte Lötstellen, zu Problemen in der Raumfahrt führten.
Durch den Einsatz von Reinräumen werden mit Hilfe von Filtertechniken z.B. HEPA-Filtern und Präzisionsklimaanlagen reine Umgebungen mit definierten Temperaturen und Feuchten (geregelte Feuchte gegen z.B. elektrischen Überschlägen) geschaffen. Dennoch kann es, trotz des hohen Aufwands, zu Verunreinigungen kommen.
Denn die größte Kontaminationsquelle ist das in dem Reinraum arbeitende Personal – sprich der Mensch. eine Person gibt pro Minute ca. 30 Millionen Partikel in einer Größe von > 0,3 µm ab. Deshalb müssen, wie in jedem Reinraum, klar definierte Prozesse für Kleiderordnung und Verhalten in Reinräumen geschaffen werden.
Reinräume helfen also dabei, Fehlerquellen bei der Produktion, Zusammenbau und Transport von z.B. Satelliten, Booster, Raketen stark zu minimieren. So viel zum technischen Aspekt.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist der irdische Einfluss auf andere Planeten in Bezug auf z.B. Bakterien und Pilze. Solche Einflüsse können Flora und Fauna anderer Planeten verändern. Durch den Weltraumvertrag 1967 wurde beschlossen, dass die Untersuchung und Erforschung des Weltraums einschließlich des Mondes und anderer Himmelskörper so durchgeführt wird, dass deren Kontamination vermieden und in der irdischen Umwelt jede ungünstige Veränderung infolge des Einbringens außerirdischer Stoffe verhindert wird.
Deswegen werden in Produktionsanlagen für die Luft- und Raumfahrt spezielle Dekontaminationsmaßnahmen getroffen. Speziell werden mit UV-Strahlung, bei Abwesenheit des Reinraumpersonals, Keime in der Luft abgetötet und mit radioaktiver Strahlung, Hitze oder Gasgemische einzelne Bauteile oder auch ganze Baugruppen behandelt. Dabei ist anzumerken, dass eine 100 %ige Entkeimung physikalisch nicht erfolgen kann. Jedoch gibt ein Grenzwert hier klare Vorgaben, welche prozentuale Entkeimung eingehalten werden müssen.
Von der Produktionsumgebung gelangen die Baugruppen, wie Satelliten und Trägerkomponenten, mit speziellen Containments, wie bewegliche Reinraummodule, zur Prüfeinrichtung.
Die Produktion, Montage und Prüfung ist demnach sehr kostenintensiv anzusiedeln. Je nach Baugruppengröße variiert die Größe eines Reinraums und damit auch die Kosten/Tag. Die Anforderungen an optischen Geräten zur Betrachtung des Weltraums werden jedoch immer höher. Es zeichnet sich aber ein klarer Trend hin zur Erkundung des Weltraums ab, nicht zuletzt durch sehr junge Unternehmen in der Luft und Raumfahrttechnik.