Der Temperaturumgebung unseres Sonnensystems erstreckt sich von der Hintergrundstrahlung des Weltalls mit -270°C bis hin zur Oberflächentemperatur der Sonne mit +5500°C.
Das Thermalkontrollsystem ermöglicht einem Raumfahrzeug in dieser Umgebung einwandfrei zu funktionieren. Zulässige Temperaturgrenzen von Geräten, Nutzlasten, Strukturteilen und Fluiden dürfen während der gesamten Betriebsphase weder unter- noch überschritten werden.
In die Konzeption eines Thermalkontrollsystems fließen zahlreiche Informationen über Struktur, Stromverbrauch, Orbit und Ausrichtung des Raumfahrzeugs ein. Durch Hinzufügen von Isolationshüllen, Radiatoren, Isolatoren, Wärmebrücken und Heizeinrichtungen entsteht in einem iterativen Prozess ein Thermalsystem, das kontinuierlich mit Hilfe von analytischen Verfahren und Computersimulationen (ESA-Tan, ESA-Rad, Thermal Desktop) auf seine Leistungsfähigkeit überprüft wird.
Die Abteilung Mechanik- und Thermalsysteme befasst sich daher unter anderem mit Entwurf, Fertigungsunterstützung und Test von Thermalkontrollsystemen mit Fokus auf Heat Pipes für Raumfahrtanwendungen. Diese Thermalkontrollsysteme basieren auf Heat Pipes konstanter oder variabler Wärmeleitfähigkeit mit einem Arbeitsbereich von -80°C bis +120°C. Sie erlauben den Transport von bis zu 20 W über eine Distanz von bis zu 1 m. Hiermit lässt sich der Wärmehaushalt bei sich ändernder Wärmelast durch unterschiedliche Power Dissipation, sich ändernde Temperaturen oder Wärmeflüsse regeln. Als Beispiel eines erfolgreich realisierten Thermalkontrollsystems ist die MASCOT (Asteroiden-Lander auf der JAXA Hayabusa-II Mission) zu nennen. Es ist die erste Anwendung von Heat Pipes für ein auf einem Asteroiden landendes Minilabor nach ca. 1.5 Jahren Transferzeit im Weltraum. Ein weiteres Beispiel ist der DLR-Satellite BIRD, welcher ein Heat Pipe System (Thermal Diode) nutzt und sich bereits seit mehr als 10 Jahren im Orbit befindet.
Die finalen Funktionsprüfungen des Thermalkontrollsystems erfolgen schließlich an realen Modellen sowie am Flugmodell selbst. Diese Tests finden in Vakuumkammern statt, in denen die Umgebungsbedingungen des Weltraums realistisch nachgebildet werden können. Kurz nach dem Start erfolgt die Überprüfung und Optimierung des Thermalsystems im Orbit. Zu unseren Aufgabengebieten gehören Entwicklung, Bau, Test, Inbetriebnahme und die missionsbegleitende Überwachung von Thermalkontrollsystemen.
