2026-07-272026-07-27https://hdl.handle.net/11420/64065In diesem Projekt soll das Hochleistungsmaterial Aerographit für den Einsatz als passives Sonnensegel detailliert erforscht werden. Aerographit besitzt durch seine einzigartigen Eigenschaften hinsichtlich Licht-Materie-Interaktion das Potential derzeitige Sonnensegel-Technologien bei weitem zu übertreffen. Auf Grundlage vorangegangener Experimente sollen diese und weitere Eigenschaften experimentell untersucht und umfänglich verstanden werden. Das Material wird dabei extremen Bedingungen unter weltraumähnlicher Umgebung mit Laser-/ und Lichtquellen im Sonnenspektrum ausgesetzt und die entstehende Schubkraft gemessen. Im Projekt werden zunächst die geeignete Testumgebung geschaffen und Anpassungen an der verwendeten Schubmesswaage vorgenommen. In einer großen Vakuumkammer wird dazu eine ultrapräzise Schubmesswaage zur Detektion von sub-Nanonewton Schubkräften eingesetzt. Über Laser- und Lichtquellen wird anschließend ein definierter Photonendruck auf das Aerographit auf der Waage ausgeübt um dessen Impuls-Reaktion zu charakterisieren. Zum Vergleich werden die erzeugten Photonen zuvor in einer Strahlenfalle eingefangen um den gesamten Impuls ohne Reflektionen auf die Waage zu übertragen. Auf diese Weise sollen eine Vielzahl von Probengeometrien mit variierenden Materialparametern und /-Geometrien wie etwa kugelförmige oder planare Proben mit Dichtegradienten getestet werden um das Potential von Aerographit aufzuzeigen. Vorangegangene Experimente weisen auf eine weitere Eigenschaft des Materials hin, die von großem Vorteil für ein Sonnensegel wäre – man kann durch gezieltes erhitzen die im Material gespeicherten Restgase freilassen und damit eine zusätzliche Schubkraft erzeugen. Hierzu sollen das Aerographit auf der Schubmesswaage mithilfe von Heizern auf hohe Temperaturen gebracht werden um diesen Effekt zu bewerten. Unter Einbeziehung aller Resultate soll letztendlich das optimale Sonnensegel erarbeitet werden.In this project, the high-performance material aerographite is to be investigated in detail for use as a passive solar sail. Due to its unique light-matter interaction properties, aerographite has the potential to far surpass current solar sail technologies. Based on previous experiments, these and other properties will be experimentally investigated and comprehensively understood. The material will be exposed to extreme conditions in a space-like environment with laser and light sources in the solar spectrum and the resulting thrust force will be measured. In the project, a suitable test environment is first created and adjustments are made to the shear measuring balance used. In a large vacuum chamber, an ultra-precise shear measuring balance is used to detect sub-nanonewton shear forces. Laser and light sources are then used to exert a defined photon pressure on the aerographite on the balance in order to characterize its impulse response. For comparison, the generated photons are first captured in a beam trap in order to transfer the entire impulse to the balance without reflections. In this way, a variety of sample geometries with varying material parameters and geometries such as spherical or planar samples with density gradients will be tested to demonstrate the potential of aerographite. Previous experiments indicate another property of the material that would be of great advantage for a solar sail - the residual gases stored in the material can be released by targeted heating and thus generate additional thrust. To this end, the aerographite is to be heated to high temperatures on the thrust measuring scale using heaters in order to evaluate this effect. Taking all the results into account, the optimum solar sail will ultimately be developed.