Reinraumklassen für die Raumfahrt

Hallo,

Kann mir jemand sagen, in welche Reinraumklasse Satelliten und Lander  montiert werde?

https://de.wikipedia.org/wiki/Reinraum#Reinraumklassen

verweist bei Raumfahrt auf ECSS-Q-ST-70-01

danach googlen liefert https://escies.org/download/webDocumentFile?id=62823

Das Dokument ist spitze was Hintergrundinfos zu Reinheit und Kontamination angeht, kann aber keine Standardklasse nennen, da es jedem Akteur (NASA, Unternehmen, etc.) ja selbst überlassen bleibt, wie sauber er arbeiten möchte.

Oftmals sieht man auf Aufnahmen aus der Satellitenmontageumgebung, dass die Mitarbeiter dort nur Reinraummantel, Latexhandschuhe, Haarnetz und Überschuhe tragen. Ein solcher Reinraum liegt dann zwischen Klasse 1 000-100 000 (ISO 6-8), je nachdem wieviel gebäudetechn. Aufwand (Art der HEPA-Filter, Anzahl der Luftaustäusche pro Minute, etc.) drumherum betrieben wird.
Schaut man sich eine Aufnahme der Montageumgebung von Curiosity an, so wurde da schon was die Mitarbeiter betrifft mehr Aufwand betrieben (Bunny-Suit, Mundschutz, Reinraumstiefel, etc.).



Ist der Raum deswegen jedoch viel sauberer? Nein, die Aufnahme stammt aus der Payload Hazardous Servicing Facility am KSC, welche meines Wissens auch nur Klasse 10 000 (ISO 7) hat.

Vielleicht einmal ganz kurz zum Vergleich:
Die Standardreinraumklasse in der Halbleiterindustrie beträgt Klasse 100 (ISO 5). Dort arbeitet man jedoch stets mit einem Doppelboden, der über ein Gitter und über die mehrfachen Luftaustäusche pro Minute den Staub (ja, der wird immer irgendwie generiert) aus dem Raum entfernen kann. So etwas habe ich in der Raumfahrtbranche noch nie gesehen (auch auf dem Bild fehlt so ein Boden).
Hinzu kommt in der Raumfahrt meist noch eine kathedralenartig hohe Decke und eine "unaufgeräumte" Montageumgebung, d.h. es gibt Ecken, Rillen, Schläuche, etc. wo sich Partikel ansammeln können. Außerdem sagt das Wort Montage ohnehin alles aus. Wo montiert wird, wird sich keine kaum eine Reinraumklasse <1000 (ISO 6) umsetzen lassen.

Das abolute Maximum einer Reinraumumgebung (mit Mitarbeitern) ist übrigens Klasse 1 (ISO 3)......das hat Intel mal vor beinahe 20 Jahren versucht und die Mitarbeiter in Anzüge mit Helmen gepackt (ha, kennt jemand noch die Werbung von früher?), aber auch dort arbeitet man heute längst wieder bei Klasse 100 (ISO 5). Da hat man zwischenzeitlich einen ganz anderen Trick für bestmögliche Reinheit entdeckt...

Da ich heute ein bischen über die vor 15 Jahren erfolgte Genesis-Mission gelesen habe, hier mal noch eine interessante Zusatzinfo dazu, die auch andere interessieren könnte und wohl am besten in diesen Thread hier hineinpasst.

http://genesismission.jpl.nasa.gov/educate/scimodule/CleanRoom/pdfs/HowCleanIsCleanST.pdf Quelle: NASA

Im Zuge der Montage der Genesis-Sonde wurde am Johnson Space Center seinerzeit offensichtlich extra ein kleiner Reinraum (Klasse 10/ISO 4) aufgebaut, der wohl der sauberste in der Raumfahrt bisher eingesetzte Reinraum überhaupt ist, schön mit weiter oben beschriebenem Doppelboden und sogar helmtragenden Mitarbeitern. Auf dem rechten Bild erkennt man auch gut die am Körper getragene Belüftung/Filtereinheit für den Helm.

Quelle: NASA

Prinzipiell verwundert mich das trotzdem, da ich bisher gedacht habe, man benötigt diesen Helm-Schnickschnack nur für Reinraumklasse 1 (ISO 3). Naja, zwar weiß ich, dass ein Reinraum mit Klasse 10 auch mit normalen Bunnysuits (freilich inklusive Mundschutz und Schutzbrille) und ohne Helme zu erreichen ist, aber so dürft's halt einfacher sein.
Tja, dagegen können die sonst üblichen High-Bays abstinken.....

Mich wundert ein bissel, daß die da mit blankem Metall an den Kollektoren fummeln, auch wenns lustigerweise 'ne Gabel ist. Ich hab mal im Fach Tribochemie gelernt, daß auch eine bloße Berührung schon einige 10T Atome austauscht/ablegt. Die werden doch später durch Teilchen des Sonnenwind mit in die Oberfläche "geprügelt" oder ?

Guter Punkt. Wenn man so einen hohen Reinraumaufwand fährt, ist es tatsächlich etwas seltsam, dass man statt dieser Metallgabeln (sogenannte Waferpinzetten) dann nicht einfach sehr viel schonendere Vakuumpinzetten eingesetzt hat. Vielleicht ließen die Montagebedingungen ein rückseitiges Handling aber nicht zu, bzw. vielleicht wurde der Randbereich der einzelnen Kollektoren später bei der Analyse einfach ignoriert. Wundert mich ohnehin, dass der Einschlag auf der Erde seinerzeit überhaupt noch etwas Analysierbares übrig gelassen hat.

Scheinbar war der Arretierungsmechanimus (auf den ersten Blick) ebenfalls recht martialisch. Hat man einzelne Stücke des Collectors etwa tatsächlich mit Unterlagsscheiben verklemmt? Da kann doch nur irgendwas "pufferndes" (z.B. Kunststoff) auf der Rückseite der Unterlagsscheiben gewesen sein. 

...der wohl der sauberste in der Raumfahrt bisher eingesetzte Reinraum überhaupt...

Tja, hätte eben besser nicht mehr tiefer schürfen sollen! 
Laut Aussage der ESA soll der 35m²-Reinraum am Life, Physical Sciences and Life Support Laboratory in Noordwijk sogar ISO1 (!!!) haben. Nur mal zur Veranschaulichung: Das wäre lediglich die Kleinigkeit von 1000 Mal besser als der oben beschriebene Reinraum am Johnson Space Center. Aus irgendeinem Grund kommen mir Zweifel beim Betrachten dieser Aufnahme des entsprechenden Laborraums (inkl. dem Arbeitsstuhl mit Rollen bzw. dem Notebook). Drei Mitarbeiter unzureichend verpackte Kohlenstoffeinheiten im Raum, einen davon mal kurz auf den Stuhl gesetzt, der andere tippt auf der Tastatur und jeder Partikelzähler dürfte was ganz anderes als ISO 1 anzeigen. Aber wer bin ich die Aussage der ESA anzuzweifeln?


Quelle: ESA
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Life_Physical_Sciences_and_Life_Support_Laboratory

Vielen Dank noch mal für die Antworten.

Nur was mich mal Interessiert, warum muss das alles in so eine saubere Atmosphäre Hergestellt werden?
   
Dass die Satelliten in den Jahren der Herstellung nicht einstauben soll, ist schon klar. aber ISO 4 nicht etwas übertrieben?

Der Mond oder Mars ist ja nicht gerade eine Staubfreier „Raum“

Nunja, bei der Mission Genesis der Nasa erklärt sich der ISO4-Reinraum ja eigentlich von selbst. Man wollte möglichst wenig (irdische) Fremdkontamination auf den Detektorplatten haben, um es später bei deren Auswertung einfacher zu haben.

Was allerdings die allgemein üblichen Reinraumvorkehrungen in der Raumfahrt betrifft:
Es geht dabei überwiegend um möglichst sauberes Arbeiten, auch wenn in nachfolgendem (trotzdem sehr guten) Link die biologische Sauberkeit hervorgehoben wird. Staubfrei ist aber nicht steril. Dazu braucht es noch einiger anderer Maßnahmen (werden dort ebenfalls erwähnt).

https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Spacecraft_Assembly_Cleanrooms

Oder wie die NASA es selbst sagt:

Since the earliest days of space exploration, NASA has known that dirty environments do not mix with wiring, exposed circuit boards and sensitive instruments destined for space.

Zum Beispiel könnten menschliche Haare oder Fussel auf einem superteuren optischen Spiegel ziemlich folgenschwer und daher katatrophal sein.
Das mit den Reinräumen hat auch nichts mit der Lagerung zu tun, denn zum einen werden die Raumfahrzeuge nicht unbedingt in der Montagehalle selbst gelagert und zum anderen kann man einmal montierte Hardware ja zur Lagerung staubfrei verpacken. Das gleiche gilt ja auch für modernes Halbleiterfertigungsequipment (durchaus vergleichbare Abmaße). Dieses wird staubfrei montiert und verpackt, verfrachtet und dann erst im nächsten Reinraum wieder entpackt (nach sorgfältiger Vorreinigung versteht sich).

Wenn das Reinigungsmittel als Nahrung für Bakterien dient oder wie ein Forscher vermutlich Leben auf dem Mars entdeckte
http://www.parabolicarc.com/2018/06/05/cal-poly-pomona-team-discovers-microbes-survive-clean-rooms-contaminate-spacecraft/