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Memory-Metalle: NASA baut intelligente Reifen für den Mars

  • Veröffentlicht: 25.05.2021
  • 14:45 Uhr
  • Peter Schneider
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© NASA

Die NASA hat ein Rad erfunden, das Dellen von allein ausbeult. Der Trick: Es besteht aus einem superelastischen Metallgemisch, das sich an seine ursprüngliche Form "erinnern" kann. Wie das genau funktioniert, erfährst du hier.

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🚧 Auf Mond und Mars gibt es keine Straßen. Die NASA forscht daher intensiv nach widerstandsfähigen Rädern, die dem scharfkantigen Geröll trotzen.

⚙️ NASA-Expert:innen haben nun ein Rad aus superelastischem Drahtgewebe entwickelt, das in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, selbst wenn es von kantigen Steinen extrem eingedrückt wird.

📅 Der Kniff: eine "Formgedächtnislegierung". Der sperrige Namen beschreibt Metallmischungen ("Legierungen"), die je nach Druck und Temperatur zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen aufweisen. Besserer Name: Memory-Metalle.

🌻 Auf der Erde sind solche Metalle schon in vielen Bereichen im Einsatz. Sie öffnen und schließen beispielsweise automatisch die Fenster von Gewächshäusern, sobald es wärmer oder kälter wird.

💖 Superelastische Memory-Metalle retten sogar Leben. Sie werden als Stents in verstopfte Arterien eingesetzt, damit das Blut wieder besser fließt.

Das superelastische Rad

Das von der NASA erfundene Rad ist superelastisch. Wenn es über einen Stein fährt, drückt dieser das Rad ein. Das Rad beult aber anschließend wieder von allein aus. Dabei lässt es sich 10-mal mehr ohne Schaden deformieren als andere luftlose Reifen.

Das Rad besteht aus einer Memory-Metallmischung  aus Nickel und Titan. Es könnte eines Tages auf dem Mars und auf dem Mond zum Einsatz kommen. Da es keine dicken Streben benötigt, spart die NASA auch noch Gewicht - das ist in der Raumfahrt sehr wichtig.

Weil solche Räder auch auf der Erde eingesetzt werden könnten, hat die Raumfahrtbehörde dafür ein Patent angemeldet.

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Unplattbare Räder könnte die NASA auf dem Mars gut gebrauchen. In die Räder des Curiosity-Rovers hat das Marsgestein Tischtennisball-große Löcher gedrückt. Die Räder des neuen Perseverance-Rovers mussten daher extra verstärkt werden. Das kostete wertvolles Gewicht.
Unplattbare Räder könnte die NASA auf dem Mars gut gebrauchen. In die Räder des Curiosity-Rovers hat das Marsgestein Tischtennisball-große Löcher gedrückt. Die Räder des neuen Perseverance-Rovers mussten daher extra verstärkt werden. Das kostete wertvolles Gewicht.© NASA
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Das steckt hinter den superelastischen Wundermetallen

Bestimmte Metallmischungen können zwei unterschiedliche innere Strukturen ("Kristallstrukturen") bilden - je nachdem, ob man Druck auf sie ausübt oder sie erhitzt.

Wird die Metallmischung verbogen, ändert sich dabei ihre Kristallstruktur. Wird sie wieder entlastet, kehrt es wieder in das ursprüngliche Struktur - und äußere Form - zurück. Diese superelastische Eigenschaft ist perfekt für Räder von Mars-Rovern (siehe oben).

Noch verrückter: Wenn die heiße, flüssige Metallmischung erstarrt, "merkt" sie sich dabei ihre Form. Wenn man sie später abgekühlt und dann verbiegt, kehrt es in die alte Form zurück, sobald man sie wieder erhitzt (siehe Video oben).

Das Geheimnis dahinter: Auch wenn die Metallmischung verbogen wird, behalten die Atome darin ihre jeweiligen Nachbaratome. Ihre Anordnung bleibt also immer gleich

Manche "Memory-Metalle" können mehr als 100.000 Mal zwischen 2 Formen hin- und herwechseln, bevor sich der Effekt abschwächt.

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Auch das Mondmobil, mit dem die Apollo-Astronauten spazierenfuhren, hatte Räder aus Draht. Allerdings noch ohne ausgefeilte Erinnerungs-Technik, sondern aus verzinktem, feinverwobenem Stahl. © NASA
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