Der Transport von Menschen und Material in den Weltraum stellt eine große technologische Herausforderung dar. Eines der Probleme, welche bei der Entwicklung von rückkehrfähigen Raumfähren zu lösen sind, ist die geeignete Abfangung der hohen thermischen und mechanischen Belastungen beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre. Zu den dazu entwickelten neuartigen Materialien gehört der Carbonfaser-Verbundwerkstoff C/C-SiC, der schon als Basismaterial hervorragende Eigenschaften aufweist. Geeignete Hitzeschutzschichten können bestimmte Materialeigenschaften nochmals um ein Vielfaches verbessern. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten die Grundzustandsdichteverteilungen verschiedener atomarer Spezies von beschichteten und unbeschichteten C/C-SiC-Hitzeschutzmaterialien anhand der numerischen Berechnung der Spektren und anschließendem Vergleich mit spektroskopischen Messungen bestimmt werden. Zum einen musste dazu eine numerische Simulation durchgeführt werden, welche die Strahlungstransportgleichung berechnet. Zweitens wurden die Spektren der Grundzustandsübergänge verschiedener Spezies experimentell bestimmt. Die auf diese Weise ermittelten Grundzustandsdichten des Siliciums im Bereich von 0,95 x 1018 bis 7 x 1018 Teilchen pro Kubikmeter konnten als Funktion der Oberflächentemperatur der Materialproben zwischen 1700 K und 2050 K bestimmt werden. Neben der Bestimmung der Grundzustandsdichten des atomaren Siliciums konnte die Methode zusätzlich erfolgreich auf atomares Titan, eine Komponente der Hitzeschutzschichten, angewendet werden.
Emissionsspektroskopische Untersuchungen der Wechselwirkung eines Freistrahlplasmas mit Hitzeschutzmaterialien
2005
109 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German