Wie sich Treibhausgase vom Weltall aus messen lassen

22. Mai 2016, 10:00
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Neue Weltraumtechnologie ermöglicht es, Prismen und Gitter miteinander zu verbinden

Jena – Der industrielle CO2-Ausstoß und die Landwirtschaft tragen beträchtlich zum Klimawandel bei: vor allem durch Methan und Lachgas, die bei Tierhaltung und Düngung in großen Mengen freigesetzt werden. Welche Mengen solcher Klimagase sich in der Luft befinden, untersuchen Weltraumbehörden mit Spektrometern, die sie per Satellit in den Weltraum bringen.

Diese Spektrometer analysieren das von der Erde abgestrahlte Licht, indem sie es in seine einzelnen Farben zerlegen. Um eine möglichst hohe Auflösung zu erhalten, kombiniert man dabei Gitter- und Prismen-Strukturen: Prismen lenken das blaue Licht am stärksten ab, Gitter beugen das rote Licht am besten. Bisher ist es allerdings kaum möglich, beide Strukturen anwendungspraktikabel miteinander zu verbinden.

Gewöhnliche Klebstoffe scheiden aus: Sie absorbieren Licht und verfälschen somit das Messergebnis, sind strahlungsempfindlich und altern zu schnell. Nun haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena eine Möglichkeit Lösung gefunden, die den Bedingungen im All trotzt und das Messergebnis nicht beeinträchtigt.

Resistente Sauerstoffbrücken

"Wir verbinden die optischen Elemente auf atomarer Skala miteinander, genauer gesagt über Sauerstoffbrücken", sagte Fraunhofer-Forscher Gerhard Kalkowski. "Somit liefern wir den Schlüssel, hochauflösende Systeme aus Prisma-Gitter-Strukturen künftig auch im Weltraum einsetzen zu können." Die Technologie ist aus dem Bereich der Silizium-Wafer bekannt, man spricht auch vom hydrophilen Bonden.

Dabei werden Sauerstoff- und Wasserstoffatome an die Waferoberfläche gebunden. Drückt man die Oberflächen unter erhöhter Temperatur im Vakuum zusammen, bilden die Sauerstoffatome eine feste Verbindung zwischen den beiden Teilen. Diese Technologie haben die Forscher nun erfolgreich auf transparentes Kieselglas übertragen.

Die Vorteile: Die Sauerstoffbrücken verbinden Gitter und Prisma fest miteinander, die Strahlung im Weltraum kann ihnen nichts anhaben. Zudem gibt es keine Zwischenschicht wie bei Klebstoff, die Messungen verfälschen könnte. (red, 22.5.2016)

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