En naturlig fiber som en gång svepte in tidiga egyptiska mumier och bars av romerska aristokrater har hittat ett syfte i rymdåldern. Att trä fibrer från linplantan genom satellitpanelmaterial kan hjälpa rymduppdrag att brinna upp snabbare under återinträde i atmosfären – vilket gör att de kan avyttras säkrare för människor och egendom på marken.

ESA:s detaljerade testning av denna naturfiberkomposit har hjälpt den att hitta bredare markanvändning i sin tur, inklusive inuti McLaren Racings Formel 1-bilar.

Fibrer från linplantan, odlat i Europa sedan stenåldern, vävs för att göra linne. Ett ESA-projekt med schweiziska företag Bcomp och RUAG undersökte hur de skulle ersätta kolfiber, som används för att tillverka ledande kompositmaterial "kolfiberförstärkt plast" (CFRP).

Ett starkt men ändå lätt material, CFRP liknar armerad betong, där stålstänger läggs till en betongblandning för att förstärka den. På ett parallellt sätt, kolfibrer blandas med epoxiharts för att uppnå ett högre hållfasthet-till-viktförhållande och styvhet. Den resulterande kompositen används i stor utsträckning vid satellittillverkning, såväl som den högpresterande fordons- och sjöfartssektorn.

"Idén bakom detta Bio-Composite Structure in Space Applications-projekt var att undersöka användningen av naturfibrer istället för deras kolekvivalenter, " förklarar ESA:s konstruktionsingenjör Tiziana Cardone.

"Det finns två huvudsakliga skäl till varför:för det första att minska miljöpåverkan från rymdtillverkning, vilket är ett av huvudmålen med ESA:s Clean Space-initiativ. Vår detaljerade livscykelanalys visar att detta kan minska koldioxidutsläppen med upp till 75 % jämfört med matchande kolfiberdelar.

"Dessutom, i en annan länk till Clean Space, vi har letat efter nya material som lättare kan "försvinna", vilket innebär att de kan brinna upp snabbare och fullständigt under återinträde i atmosfären. Detta har i sin tur drivits av kraven i Europas policy för att minska rymdskräp, kräver en risk på mindre än 1 av 10 000 för människor eller egendom när satelliter kasseras vid slutet av deras liv."

Projektet, leds av ESA:s struktursektion och stöds av byråns allmänna stödteknikprogram, involverade att undersöka linfibrerna i termer av rymdfärdens mycket krävande krav.

"Vi fann att de har exceptionellt låg termisk expansion - vilket är bra när det gäller temperaturextrema i omloppsutrymmet - såväl som hög specifik styvhet, och styrka som kan bibehållas ända ner till kryogena temperaturer, " säger ESA:s material- och processspecialist Ugo Lafont. "De kan också dämpa vibrationer bra, kan utstå exponering för ultraviolett strålning och hindra radiosignaler mycket mindre än kolfibrer."

Projektgruppen tog Bcomps patenterade tunna skal "powerRib" naturfiberkompositer som sin utgångspunkt, använda dem för att göra en testversion av en lateral strukturell panel för Copernicus Sentinel-1-satelliten – som i fallet med själva uppdraget var gjord av aluminium.

"Dessa paneler är designade som "riktade avstängbara punkter" för satelliten, avsedda att bryta upp tidigt för att tillåta värmeflöden in i satellitens inre tidigare än vad som annars skulle vara fallet, ", tillägger Tommaso Ghidini. Leder ESA:s strukturer, Mekanisms and Materials Division.

"Nästa steg var att testa dessa omgjorda paneler på ett så realistiskt sätt som möjligt, med hjälp av en plasma vindtunnel vid Institute of Space Systems, IRS i Stuttgart, Tyskland. IRS samarbetade med ESA:s materialsektion för att utveckla testproceduren för avlägsnande."

det resulterande elddopet visade ett positivt resultat jämfört med traditionell CFRP:medan kolfibersträngar tenderar att hålla sig på plats medan deras omgivande matris bränns bort, linfibrerna tar isär mycket snabbare.

Projektets detaljerade karakterisering av Bcomps naturfiberkomposit ledde också till att det hittade nya markkunder:Sveriges Volta Trucks-företag använder kompositen för viktbesparande och mer miljövänliga karosserier.

McLaren Racing har under tiden samarbetat med Bcomp för att tillverka Formel 1:s första racingstol i naturfiberkomposit. Har förbättrade vibrationsdämpande egenskaper till en traditionell CFRP-säte, det nya materialet erbjuder också bredare säkerhetsmöjligheter – kolfibrer är ökända för att splittras vid olyckor, punktera wh

"Vi är ett litet team, och att arbeta med ESA har lärt oss mycket, " tillägger Régis Voillat från Bcomp, "som vi i sin tur har kunnat tillämpa på många av våra andra projekt. Så det här samarbetet har stött spridningen av hållbar teknik till andra sektorer också."