Fraunhofer HHI entwickelt Laseroberflächen zur Kühlung von Satellitenelektronik
Das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI entwickelt laserstrukturierte Metalloberflächen, die Satellitenelektronik und Raketendüsen im Vakuum über Wärmestrahlung kühlen sollen. Das geht aus einer Mitteilung des Instituts vom 1. Juni hervor. Laserstrukturierte Metallproben aus Aluminium und Titan, die als Strahlungskühlkörper getestet wurden, befinden sich nach ihrem Einsatz an der Außenhülle der ISS derzeit auf dem Rückweg zur Erde.
Laserstrukturierung erhöht Wärmeabstrahlung deutlich
Das Forschungsteam bearbeitet Metalloberflächen mit Femto- und Nanosekundenlasern und verändert damit gezielt deren Abstrahlverhalten. Auf Aluminium, Edelstahl, Titan oder Kupfer entstehen Mikrostrukturen, ohne die chemische Zusammensetzung des Materials anzutasten. Der Effekt fällt deutlich aus: Nach Angaben des Fraunhofer HHI steigt die thermische Emissivität behandelter Flächen auf 95 bis 99 Prozent. Reine, unbehandelte Metalle liegen bei etwa zehn Prozent. Aluminiumflächen hielten in Tests Temperaturen bis 650 Grad Celsius stand. Auf geeigneten Werkstoffen sollen die Strukturen bis zum jeweiligen Schmelzpunkt stabil bleiben.
Prof. Dr. Eike Hübner, Forschungsgruppenleiter und Wissenschaftler am Fraunhofer HHI, erklärte: „Da blanke Metalloberflächen – etwa aus Aluminium gefertigte Außenwände von Satelliten, Außenseiten von Raketendüsen oder von Boxen, die Leistungselektronik enthalten – Wärme sehr schlecht abstrahlen, rauen wir sie per Laser auf. Die raue, strukturierte Oberfläche fungiert quasi wie ein Radiator und strahlt die Wärme sehr gut ab.“
Kühlflächen müssen sich im Orbit bewähren
Die Forschung des HHI adressiert eine zentrale Herausforderung für Elektronik im All: Wärme kann dort nicht wie auf der Erde über Luft abgeführt werden. Satellitenkomponenten und elektronische Boxen brauchen deshalb Oberflächen, die überschüssige Wärme zuverlässig abstrahlen. Laserstrukturierte Metallflächen könnten dabei Lackbeschichtungen ersetzen, Startgewicht sparen und das Risiko von Outgassing senken.
Seit Dezember 2024 wurden laserstrukturierte Aluminium- und Titanproben an der Außenhülle der ISS unter realen Weltraumbedingungen getestet. Nach ihrer Rückkehr will das Team untersuchen, wie sich Materialalterung, mögliche Schäden und die Wärmeabstrahlung im Orbit entwickelt haben.
Die Ergebnisse aus seiner Forschung zur laserbasierten Kühlung von Satellitenkomponenten und Raketendüsen präsentiert das Fraunhofer HHI vom 10. bis 14. Juni auf der ILA 2026 in Berlin.
