Een natuurlijke vezel die ooit vroege Egyptische mummies omhulde en door Romeinse aristocraten werd gedragen, heeft een ruimtetijdperk-doel gevonden. Door vezels van de vlasplant door materiaal van satellietpanelen te leiden, kunnen ruimtemissies sneller verbranden tijdens terugkeer in de atmosfeer, waardoor ze veiliger worden verwijderd voor mensen en eigendommen op de grond.

ESA's gedetailleerde tests van dit composiet van natuurlijke vezels hebben het geholpen om op zijn beurt bredere toepassingen op het land te vinden, inclusief in de Formule 1-auto's van McLaren Racing.

Vezels van de vlasplant, sinds het stenen tijdperk in Europa geteeld, worden geweven om linnen te maken. Een ESA-project met de Zwitserse bedrijven Bcomp en RUAG onderzocht of ze konden worden vervangen door koolstofvezels, die worden gebruikt om het toonaangevende composietmateriaal 'koolstofvezelversterkte kunststof' (CFRP) te maken.

Een sterk maar licht materiaal, CFRP lijkt op gewapend beton, waar stalen staven worden toegevoegd aan een betonmix om het te versterken. Op een parallelle manier, koolstofvezels worden gemengd met epoxyhars om een ​​hogere sterkte-gewichtsverhouding en stijfheid te bereiken. Het resulterende composiet wordt veel gebruikt bij de fabricage van satellieten, evenals de high-performance automotive en maritieme sectoren.

"Het idee achter dit Bio-Composite Structure in Space Applications-project was om het gebruik van natuurlijke vezels te onderzoeken in plaats van hun koolstofequivalenten, " legt ESA-bouwkundig ingenieur Tiziana Cardone uit.

"Er zijn twee belangrijke redenen waarom:ten eerste om de milieueffecten van ruimtevaartproductie te verminderen, dat is een van de hoofddoelen van ESA's Clean Space-initiatief. Uit onze gedetailleerde levenscyclusanalyse blijkt dat dit de uitstoot van kooldioxide tot 75% kan verminderen in vergelijking met bijpassende onderdelen van koolstofvezel.

"In aanvulling, in een andere link naar Clean Space, we zijn op zoek geweest naar nieuwe materialen die gemakkelijker kunnen 'vergaan', wat betekent dat ze sneller en vollediger kunnen verbranden tijdens atmosferische terugkeer. Dit is op zijn beurt ingegeven door de vereisten van het Europese beleid voor de beperking van ruimteschroot, die een risico van minder dan 1 op 10 000 voor mensen of eigendommen vereisen wanneer satellieten aan het einde van hun levensduur worden verwijderd."

Het project, geleid door de sectie Structuren van ESA en ondersteund door het General Support Technology Programme van het Agentschap, betrokken bij het onderzoeken van de vlasvezels in termen van de hoge eisen van ruimtevluchten.

"We ontdekten dat ze een uitzonderlijk lage thermische uitzetting hebben - wat goed is in termen van de extreme temperaturen van de orbitale ruimte - en een hoge specifieke stijfheid, en sterkte die tot cryogene temperaturen kan worden behouden, ", zegt ESA-materiaal- en verwerkingsspecialist Ugo Lafont. "Ze zijn ook in staat trillingen goed te dempen, kan blootstelling aan ultraviolette straling verdragen en radiosignalen veel minder belemmeren dan koolstofvezels."

Het projectteam nam Bcomp's gepatenteerde dunne-schaal 'powerRib' natuurvezelcomposieten als uitgangspunt, ze gebruikten om een ​​testversie te maken van een lateraal structureel paneel voor de Copernicus Sentinel-1-satelliet, die in het geval van de eigenlijke missie van aluminium was gemaakt.

"Deze panelen zijn ontworpen als 'targeted demisable points' voor de satelliet, bedoeld om vroeg te breken om warmtestromen in het satellietinterieur eerder toe te laten dan anders het geval zou zijn, ", voegt Tommaso Ghidini toe. Hij leidt ESA's Structures, Afdeling Mechanismen en Materialen.

"De volgende stap was om deze opnieuw gemaakte panelen op een zo realistisch mogelijke manier te testen, met behulp van een plasmawindtunnel bij het Institute of Space Systems, belastingdienst in Stuttgart, Duitsland. De IRS werkte samen met de sectie Materialen van ESA om de testprocedure voor demisability te ontwikkelen."

De resulterende vuurdoop toonde een positief resultaat in vergelijking met traditionele CFRP:terwijl koolstofvezelstrengen de neiging hebben om op hun plaats te blijven terwijl hun omringende matrix wordt weggebrand, de vlasvezels slijten veel sneller uit elkaar.

De gedetailleerde karakterisering van Bcomp's natuurlijke vezelcomposiet in het project leidde er ook toe dat het nieuwe terrestrische klanten vond:het Zweedse Volta Trucks-bedrijf gebruikt het composiet voor gewichtsbesparende en milieuvriendelijkere carrosseriepanelen.

McLaren Racing heeft ondertussen samengewerkt met Bcomp om de eerste racestoel van natuurvezelcomposiet in de Formule 1 te produceren. Met verbeterde trillingsdempende eigenschappen in vergelijking met een traditionele CFRP-stoel, het nieuwe materiaal biedt ook bredere veiligheidsmogelijkheden - koolstofvezels zijn berucht om versplintering bij ongevallen, doorboren

"We zijn een klein team, en het werken met ESA heeft ons veel geleerd, " voegt Régis Voillat van Bcomp toe, "die we op onze beurt hebben kunnen toepassen op veel van onze andere projecten. Deze samenwerking heeft dus ook de verspreiding van duurzame technologieën naar andere sectoren ondersteund."