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High-Tech Textilien im Höhenflug

Foto: TAO Group

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Dr. Thomas Stegmaier, Leiter Technische Textilien,
Oberflächentechnik, Umwelttechnik, Bionik
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    PD Dr.-Ing. Thomas Stegmaier

    Stellvertretender Vorstand
    Bereichsleiter Technische Textilien, Oberflächentechnik, Umwelttechnik, Bionik

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Todestag von Ferdinand Graf von Zeppelin

Als Ferdinand Graf von Zeppelin, Sohn eines Baumwollfabrikanten und Leutnant der Württembergischen Armee, 1863 als Beobachter des Sezessionskrieges in einem Fesselballon über der Erde schwebte, ließ ihn dieses Ereignis nicht mehr los. Diese Freiballone so zu gestalten, dass sie sich präziser lenken ließen, machte er sich zur Lebensaufgabe. Obwohl anfangs in der Öffentlichkeit als Narr vom Bodensee verschrien, gelangen ihm im Jahr 1900 Aufstiege, die begeisterten. Noch zu seinen Lebzeiten wurden die von ihm entwickelten Luftschiffe in der Personenbeförderung und für militärische Zwecke eingesetzt. Der Name Zeppelin ist bis heute Inbegriff des Luftschiffs. 100 Jahre nach seinem Tod forschen am Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) Wissenschaftler an Textilien für moderne „Zeppeline“.

Bestand die Außenhülle der Luftschiffe zunächst aus Baumwolle und Leinen, so kommen heute High-Tech-Textilien zum Einsatz, die auch in großen Höhen eingesetzt werden können.

Seit den 1960er Jahren wird an der  Entwicklung unbemannter, ausdauernd in der Stratosphäre operierenden Luftschiffe geforscht. Sie sollen ähnlich einem geostationären Satelliten Überwachungs-, Beobachtungs- oder Kommunikationsaufgaben übernehmen, dabei jedoch in einer deutlich geringeren Höhe von 20 km eingesetzt werden können und ein Gebiet von 4000 km² abdecken. In vereinzelten Flugdemonstratoren wurden in der Vergangenheit neueste Technologien aus den Bereichen Leichtbau, solarelektrische Energiegewinnung, -wandlung und –speicherung erprobt. Neben der Temperaturkontrolle im Tagesverlauf stellt die Speicherung der Energie für den Nachtbetrieb in schweren Akkumulatoren noch ein Problem dar.

Hier verfolgt die Firma TAO Trans-Atmospheric Operations GmbH einen neuen Lösungsansatz: Luftschweres Antriebsgas wird in flexiblen Gaszellen eines luftschiffähnlichen Fluggeräts mitgeführt. Gemeinsam mit Forschern des ITV Denkendorf werden Grundlagenuntersuchungen zur antistatischen, alterungsbeständigen und thermo-optischen Ausrüstung textiler Außenhüllen für stratosphärische Umgebungsbedingungen durchgeführt.

Dabei wurden ultraleichte Ripstop-Stoffe mit minimalen Beschichtungsmassen funktionalisiert. Um die strahlungsbedingten, täglichen Temperaturschwankungen zu minimieren, wurde ein möglichst geringes Verhältnis von solarer Absorption zu infraroter Emission angestrebt. Eine transluzente, antistatische Ausrüstung der Beschichtung und des Substrates wurde durch den Einsatz von elektrisch leitfähigen Polymeren erreicht.

Vom ITV entwickelte Technologien stiegen im Frühjahr 2016 von einer Ballontraube getragen bis zu einer Flughöhe von über 10 km auf. Dabei konnten die Gastemperaturen in der Luftschiffstruktur kontinuierlich gemessen werden. Die Hüllen erfüllten ihre Aufgaben in der Erprobung einwandfrei und konnten nach der Außenlandung wieder geborgen werden. Ziel für zukünftige Missionen ist es, die bereits bei bodennahen Operationen mögliche Rückkehrfähigkeit der lenkbar gemachten Ballone auf größere Höhen auszudehnen. Auf diese Weise können stratosphärisch erprobte Technologien und operationelle Nutzlasten wieder sicher am Startplatz landen und dort gewartet oder ausgetauscht werden.