Optikanwendungen für die Luft- und Raumfahrt

Optische Anwendungen für die Luft- und Raumfahrtindustrie sind vielfältig und müssen höchsten Anforderungen gerecht werden. Eine zentrale Herausforderung ist die Entwicklung kompakter optischer Komponenten und Systeme, zur Optimierung von Platz- und Gewichtseinschränkungen. Unabhängig, ob zur Unterstützung in der Erd-/Klimabeobachtung, Kommunikation oder der Navigation müssen dabei Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Optikkomponenten auf einem konstant hohen Niveau gehalten werden und darüber hinaus reproduzierbar sein.

asphericons Produktportfolio für die Luft- und Raumfahrtindustrie umfasst unter anderem:

Mit Blick auf die Auswahl eines passenden Materials für die Märkte der Luft- und Raumfahrt besteht vor allem die Herausforderung, möglichst flexibel auf Anwendungsspezifika zu reagieren. Dank einer weltweit einzigartigen, softwarebasierten digitalen Fertigungslandschaft für CNC-Schleif- und Poliermaschinen sowie der ultrapräzisen Zerspanung ist asphericon in der Lage, Optiken aus unterschiedlichsten Materialien zu produzieren. Neben verschiedenen Gläsern, Quarz, PMMA, Metallen, Flussspat und IR-Kristallen zählen dazu auch:

Speziell bei der Bearbeitung von IR-Materialien müssen und können herausragende Oberflächenformtoleranzen gewährleistet werden.

Optische Komponenten und Systeme für die Luft- und Raumfahrt müssen im Einsatz extremen klimatischen Bedingungen standhalten. Ihre exakte Validierung und Zertifizierung sind für diese Märkte unabdingbar, Verfahren und Standards bedürfen einem sehr hohen Niveau. asphericon bietet eine Reihe umfangreicher (Umwelt)tests innerhalb des Produktionsprozesses an. Hierzu gehören:

  • Durchführung und Dokumentation von Umweltprüfungen nach DIN, MIL-C-675C, MIL-C-48497A, MIL-PRF-13830, DO-160G
  • Inhouse-Tests für Temperatur, Feuchtigkeit, Salzsprühnebel/Löslichkeit und Wasser
  • Laserinduzierte Ablenkung (LID)
  • Cavity-Ringdown-Verfahren (CRD)

Weitere Informationen auf Anfrage.

Ein umfangreiches Beschichtungsportfolio rundet asphericons Angebot für die Luft- und Raumfahrt ab. Abgestimmt auf die individuellen Eigenschaften des Ausgangsmaterials und den Anforderungen an das optische System wählen wir die für ein Projekt passende Beschichtungstechnologie. Zum Einsatz kommen dabei Elektronenstrahlverdampfung, ionenstrahlgestützte Deposition und/oder Sputtering für Substratgrößen von bis zu 300 mm Durchmesser. Modernste Fertigungs- und Messtechnologien ermöglichen optische Beschichtungen im Spektralbereich von 380 - 5100 nm.

So vielfältig wie die Optiken und Systeme selbst, so verschieden sind auch die Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Optiken finden beispielsweise Anwendung bei der Bestimmung der Größe von Anbauflächen für Pflanzen, zur Erkennung von Waldbränden oder auch in der Analyse von Klimaveränderungen. Grundlage hierfür sind oftmals in Satelliten verbaute optische Systeme, wie beispielsweise Spektrometer.

Zur Observation von Erde und Klima müssen die Systeme nicht nur extrem robust sein, sondern auch über ein sehr hohes Auflösungsvermögen verfügen. Häufig werden Messungen über mehrere Wellenlängen angefertigt, gleichzeitig müssen alle anderen Wellenlängen eliminiert werden. Dies wird oft über Aufbauten mit Spiegeln und Filterschichten erzielt.

Mittlerweile werden viele Prozesse durch große Datenmengen unterstützt. Ein Landwirt kann zum Beispiel den perfekten Zeitpunkt für die Ernte feststellen lassen und aufgrund präziserer Anwendung den Dünger und Pestizidverbrauch erheblich reduzieren. Satelliteninternet ermöglicht weltweit, schnellen und einfachen Zugriff auf Informationen. Anbieter stellen aus niedrigeren Orbits eine Verbindung zur digitalen Welt auch für Menschen in abgelegenen Regionen bereit. Zwischen den Satelliten oder zur Erde erfolgt die Informationsübertragung dann via Laser und Mikrowellen.

Die Lagebestimmung von Satelliten ist zur einwandfreien Navigation unerlässlich geworden. Auch wären spezifische Messzyklen oder die Ausrichtung von Kommunikationseinheiten ohne verlässliche Ortsdaten nicht möglich.

In den Letzten Jahren ist die Zahl der Satelliten im Orbit, insbesondere durch mehr private Raumfahrtunternehmen, stark angewachsen (New Space). New Space Unternehmen haben deutlich mehr Satelliten im All ermöglicht und damit einhergehend nie dagewesene Mengen an Informationen über die Erde produziert. Neben tieferen Einblicken in die Abläufe und Entwicklungen auf der Erde, zeigt sich auch ein Trend zu immer kleineren Satelliten. Dabei wird die Entwicklung von ultrakompakten Bauteilen noch wichtiger und fordernder als bei konventionellen Satelliten.

Weiteres Anwendungsfeld der Photonik für die Luft- und Raumfahrtindustrie sind Displaylösungen. Über teiltransparente Optiken, wie beispielsweise asphärische Spiegel, können, verbaut in Head-up Displays, im Sichtfeld des Piloten wichtige Informationen und Flugdaten zur Verfügung gestellt werden. Die Optiken/Systemlösungen sorgen dabei auch für mehr Sicherheit. Mehr über Head-up-Displays erfahren Sie hier.

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