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Herausforderung Antarktis

Herausforderung Antarktis

Astronomische Forschungsstation am kältesten Ort der Erde. Klüber Lubrication Spezialfett sorgt für Bewegung bei minus 80 Grad Celsius

Mitten in der Antarktis, 950 Kilometer von der Küste entfernt und 3500 Meter über dem Meeresspiegel, steht die wissenschaftliche Forschungsstation Dome Concordia. Extrem trockene, saubere und klare Luft sorgt dafür, dass hier die Bedingungen für astronomische Beobachtungen so exzellent sind wie an kaum einem anderen Ort der Welt. Auf dem Hochplateau der Ostantarktis gelegen, befindet sich die Station an einem der kältesten Punkte der Erde - mit bis zu minus 80 Grad Celsius im Winter und Höchsttemperaturen von minus 35 Grad Celsius im antarktischen Sommer. Das bedeutet eine große Herausforderung für die mechanischen und elektronischen Geräte der Station. Auch die Schmierstoffe, die dafür sorgen, dass die beweglichen Teile reibungslos funktionieren, sind vor gewaltige Aufgaben gestellt. Denn wenn ein Fett aufgrund der extremen Witterungsverhältnisse seine Schmiereigenschaften verliert, können wichtige Geräte beschädigt werden oder ausfallen.

Klüber Spezialfett bei minus 80 Grad 

Im Auftrag des Alfred Wegener Instituts für Polarforschung errichtete die bayerische Firma Baader Planetarium an der Station Dome C eine robotische Sternwarte, die im Jahr 2009 vorab mit der Behausung, einem AllSky-Dome, in Betrieb genommen wurde. Die Einrichtung dient nach endgültiger Inbetriebnahme dazu, mittels spektrographischer Messungen die Ausbreitung chemischer, vom Menschen verursachter Schadstoffe in der Atmosphäre zu untersuchen. Die Beobachtungskuppel lässt sich komplett auf 180 Grad aufklappen und muss unter den extremen Witterungsbedingungen vollautomatisch funktionieren, was besondere Anforderungen an Material, Motoren, Untersetzungsgetriebe und Elektronik stellt.

Für das reibungslose Funktionieren der Sternwarte müssen alle mechanischen Komponenten der Anlage mit insgesamt rund 200 Schmierstellen tieftemperaturtauglich geschmiert werden. Das betrifft die Fernrohrmontierung mit allen Fokussiereinrichtungen und das CCD-Kameraequipment ebenso wie die Lagerung der Kuppel, die sich aufgrund der Energieknappheit an diesem extremen Ort mit minimalem Energieaufwand öffnen und schließen lassen muss. Die AZ2000 Antarktis-Montierung hat mittlerweile ebenfalls alle Kältekammertests erfolgreich bestanden und wird im nächsten „antarktischen Sommer" zur Station transportiert.

Da die verfügbaren Tieftemperaturfette nur für einen Temperaturbereich von bis zu minus 65 Grad Celsius getestet und ausgezeichnet sind, untersuchte Baader in ausführlichen Kältekammertests zehn Spezialschmierfette verschiedener Hersteller auf ihre Tauglichkeit bei Temperaturen unterhalb des angegebenen Temperaturbereichs. Dabei stellte sich heraus, dass die meisten Spezialschmierstoffe unter diesen Bedingungen erhärten und ihre Schmiereigenschaften verlieren.

„Die von uns am Prüfstand durchgeführten Kältetests reichten nur bis minus 65 Grad Celsius", erklärt Dr. Wolfgang Sammer von Klüber Lubrication. „Es war aber anzunehmen, dass unser Fett aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung genug Spielraum haben würde, um auch deutlich tiefere Temperaturen einwandfrei bewältigen zu können." Dies bewahrheitete sich: Der einzige getestete Schmierstoff, der alle Anforderungen vollständig erfüllte, war BARRIERTA KL 092 von Klüber Lubrication. Das Spezialschmierfett blieb auch bei minus 80 Grad und bei geringer Luftfeuchtigkeit pastös und behielt seine gute Schmierwirkung bei.

Langzeitprojekt mit intensiver Zusammenarbeit

Von der ersten Kontaktaufnahme zwischen Baader und Klüber Lubrication bis zur Inbetriebnahme der Sternwarte vergingen mehreren Jahre, was ebenfalls den extremen Witterungsbedingungen des Südpols geschuldet ist. Es gibt in der Antarktis nur bestimmte Zeitfenster, in denen Transporte zu oder von der Station stattfinden können. So ist in den antarktischen Wintermonaten zwischen Februar und November jeglicher Transport fast sechs Monate lang vollkommen unmöglich. Per Raupenschlepper muss eine Distanz von 2000 Kilometern zurückgelegt werden, da Flugzeuge aufgrund der geringen Luftfeuchtigkeit für große Lasten zu geringen Auftrieb haben. Der enorme Aufwand wird jedoch durch die einmaligen Bedingungen des Standortes gerechtfertigt: Nicht nur ist die Luft hier besonders trocken, klar und frei von Lichtverschmutzung, vor allem ist die Atmosphäre weitgehend frei von Turbulenzen, was für hochauflösende astronomische Beobachtungen von besonderer Bedeutung ist.

Die Sternwarte wird robotisch vom Alfred Wegener Institut in Bremerhaven gesteuert, wo auch die Messergebnisse ausgewertet werden. Da Reparaturen und Wartungsarbeiten vor Ort nur unter hohem Kostenaufwand durchgeführt werden können, kommt dem für die Beweglichkeit der Anlage verantwortlichen Spezialfett eine entscheidende Rolle für die dauerhafte Funktionstüchtigkeit der Anlage und ihrer Instrumente zu. Sämtliche Schmierstellen der Sternwarte wurden bereits in Deutschland vor dem Abtransport in die Antarktis geschmiert. Da BARRIERTA Spezialfette eine Lebensdauerschmierung der Komponenten ermöglichen, entfällt die Wartungs- und Nachschmierung vor Ort.

„Wir nutzen Spezialschmierstoffe von Klüber Lubrication schon seit langem für verschiedene Anwendungen, zum Beispiel für unsere optischen Geräte", erklärt Thomas Baader, Geschäftsführer von Baader Planetarium. „Eine Beobachtungskuppel für derart extreme klimatische Anforderungen zu bauen war bislang unser technisch anspruchsvollstes Projekt bezüglich der Mechanik und der kältefesten Leistungselektronik. Wir sind froh, in Klüber Lubrication einen Partner gefunden zu haben, der uns nicht nur ein hochwertiges Produkt zur Verfügung stellen, sondern uns auch während der gesamten Planungs- und Umsetzungsphase kompetent unterstützen konnte."

Dome Concordia ist ein Gemeinschaftsprojekt der französischen und italienischen Antarktisforschung unter Beteiligung des deutschen Alfred Wegener Instituts. Die Sternwarte ist ein dauerhafter Bestandteil der Station und soll zukünftig je nach Bedarf mit Instrumenten für weitere Forschungsprojekte ausgestattet werden.

Das in der Sternwarte am Südpol genutzte und in der Praxis bewährte Klüber Lubrciation Fett BARRIERTA KL 092 zeichnet sich, wie alle BARRIERTA K-Fette, durch weite Gebrauchstemperaturbereiche und eine breite Verträglichkeit mit Kunststoffen und Elastomeren aus. BARRIERTA Spezialschmierstoffe sind auch bei extrem niedrigen Temperaturen noch geschmeidig genug, um drehmomentschwache Antriebe nicht zu überlasten. Sie empfehlen sich daher für die Langzeitschmierung von Wälz- und Gleitlagern, bei welchen hohe Langzeitstabilität unter wechselnden Umweltbedingungen und bei geringen Antriebskräften gefordert ist.