Hochgeschwindigkeitsimpakt auf Gasdruckbehälter in Raumfahrtanwendungen

Weltraummüll wird seit Anfang der achtziger Jahre als ernsthafte Bedrohung für die Raumfahrt betrachtet. Besonders in den erdnahen Umlaufbahnen bis 2000 km hat sich eine Vielzahl von Objekten angehäuft, deren Zahl auch in Zukunft stark zunehmen wird. Das große Gefährdungspotential für Raumfahrzeuge entsteht durch die hohen Relativgeschwindigkeiten beim Impakt. Durch Weltraummüll besonders gefährdete Komponenten von Raumfahrzeugen sind Druckbehälter, da die Möglichkeit des Berstens nach Einschlag besteht. Durch ausgeschleuderte Behälterfragmente kann die Überlebensfähigkeit ganzer Subsysteme von Raumfahrzeugen gefährdet werden. In der vorliegenden Arbeit wird der Impakt von Massen im Bereich bis 300 mg bei Impaktgeschwindigkeiten bis zu 7.5 km/s auf Druckbehälter untersucht. Zur Auslegung verbesserter Druckbehälter muss ein grundlegendes Verständnis der Vorgänge beim Impakt geschaffen werden. Durch die Schaffung einer experimentellen Datenbank und die Analyse der komplexen physikalischen Zusammenhänge wird in dieser Arbeit hierzu ein Beitrag geleistet. Die Vielzahl der physikalischen Phänomene, die sich aus der Kopplung von Hyperschallströmung mit Strukturdynamik ergeben, wird unter Verwendung analytischer Zusammenhänge quantitativ erfasst, auf ihre Bedeutung hin analysiert und den experimentellen Ergebnissen vergleichend gegenübergestellt.