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Web Log Teil 103 : 27.2.2008-4.3.2009

Freitag 27.2.2008: Kohleverflüssigung

Ich habe das Thema mal vor einiger Zeit (ich denke so vor einem Jahr oder so) angesprochen und ich denke es ist schwer im Kommen: Die Produktion von synthetischem Erdöl durch Kohleverflüssigung. Ich denke auch dass man nicht wird drauf verzichten können, zumindest einen Teil des Erdöls (den man für die gesamte Petrochemische Industrie braucht, also nicht als Treibstoff) synthetisch herzustellen, aber ich befürchte es wird mehr werden. Denn wenn es erst mal wirtschaftlich ist, dann wird man versuchen auf diesem Wege einen bequemen Ausweg für die Abhängigkeit von Kohlenwasserstoffen zu haben. Also es geht um die Herstellung von Kohlenwasserstoffen aus Kohle, die in wesentlich größerer Menge (für mindestens 400 anstatt 40-50 Jahre bei Erdöl) verfügbar ist.

Was passiert? Es sind mehrere Prozesse die nacheinander geschaltet sind, in ihren Grundlagen aber nichts neues sind, sondern teilweise schon vor 100 Jahren bekannt sind.

Der erste ist die Synthese von Wassergas. Dazu wird Wasser über 1000 °C heißen Koks geleitet. Koks wiederum ist Kohle die unter Luftabschluss erhitzt wurde. Dabei werden die flüchten Verbindungen abgetrennt und teilweise pyrolisiert, man erhält porösen Koks, fast reiner Graphit mit einer großen Oberfläche.

Im Normalfall kann man den Sauerstoff aus dem Wasser nicht so ohne weiteres freisetzen, zumal der Kohlenstoff eine geringere Affinität zum Sauerstoff hat, erkennbar an der höheren Elektronegativität von 2.5 gegenüber 2.1 beim Wasserstoff. Doch hier nutzt man die klassischen Methoden um eine Reaktion in die Richtung zu bringen die man möchte:

Temperaturerhöhung: Die Reaktion läuft unter Energieaufnahme ab. Bei hoher Temperatur ist die Reaktion in die Richtung forciert, die Energie aufnimmt.

Überschuss: Der Koks liegt im Überschuss vor, während das erzeugte Gas dauernd abgepumpt wird. So hat es keine Gelegenheit zurück zu reagieren.

Was passiert: Kohlenstoff und Wasser reagieren zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid:

C + H20 CO + H2 +131 kJ

das "+" an der Reaktionsenergie zeigt, das die Reaktion endotherm ist, also Energie nötig ist um sie durchzuführen. Das Gegenteil ist exotherm, also die Energiefreisetzung. Dann ist die Reaktionsenergie negativ. Das gebildete Kohlenmonoxid kann bei niedrigeren Temperaturen auch mit Wasser reagieren. Dabei wird Energie frei:

CO + H20 CO2 + H2  -41 KJ

In der Summe findet also folgende Reaktion statt:

C + 2 H2O CO2 + 2 H2 +90 KJ

Da beide Reaktionen gleichzeitig stattfeinden bekommt man niemals nur ein Produkt, sondern je nach Produktionsverfahren (hohe oder niedrige Temperatur, kontinuierlich oder diskontinuierlich) ein Gasgemisch. Ein typisches Gemisch bei kontinuierlicher Reaktionsführung besteht z.B. aus 5 % Stickstoff, 40 % Kohlenmonoxid, 50 % Wasserstoff und 5 % Kohlendioxid.

Der zweite ist die Synthese von Generatorgas. Dazu wird Koks erhitzt und Luft darüber geleitet: In einem ersten Schritt verbrennt der Koks zu Kohlendioxid und erhitzt sich auf über 1000 °C:

C + O2 CO2 -392 kJ

Das Kohlendioxid strömt nun durch den erhitzten Koks und irgendwann ist die Luft verbraucht. Nun reagiert ein Teil des Kohlendioxids mit dem Koks zu Kohlenmonoxid. Diese Reaktion ist endotherm, verbraucht also Energie und liefert keine (zu erkennen am positiven Vorzeichen)

CO2 + C 2 CO +173 kJ

und in der Summe:

2C + O2 2 CO -221 kJ

Man erhält so bei Einsatz von Luft ein Gasgemisch (70 % Stickstoff, 25 % Kohlenmonoxid, 4 % Kohlendioxid und 1 % Wasserstoff) das brennbar ist. Wassergas und Generatorgas wurden beide früher so zur Gasbefeuerung und Beleuchtung erzeugt. Heute ist weniger weit verbreitet, weil es durch den Kohlenmonoxid-Anteil erstickend ist. Die Mischung dieser beiden Gase nennen man Synthesegas, denn man kann unter bestimmten Bedingungen daraus Kohlenwasserstoffe oder andere Kohlenstoffverbindungen erzeugen. Die einfachste Synthese ist die von Methanol: Bei 20 Bar Druck, 350 °C und einem Zink-Chrom Katalysator enthält man nahezu ausschließlich Methanol:

CO + 2 H2 CH3OH  +128 kJ

Der Druck und die Temperatur zwingt die endotherme Reaktion in die gewünschte Richtung, denn dann kondensiert der flüssige Methanol leichter aus.

Die Kohleverflüssigung nach Fischer-Tropsch wurde Ende der 20 er Jahre entwickelt und bewährte sich während des zweiten Weltkriegs. (Das die deutsche Armee am Schluss keinen Treibstoff mehr hatte, lag nicht an der Effizienz des Verfahrens, sondern der Tatsache, dass die Alliierten die Anlagen bombardierten). Bei 180 °C und normalem Druck wird das Gasgemisch mit Eisen/Kobalt/Nickelkatalysatoren umgesetzt. Es entsteht ein Kohlenwasserstoffgemisch:

nCO + (2n+1) H2 CnH2n+2 + n H2O

Üblich ist z.B. ein Anteil von 20 % Methan, 10 % leichte Kohlenwasserstoffe (Propan-Butan/en) und 40 % bis 200°C siedende Kohlenwasserstoffe ("Benzin"), 20 % bis 320 °C siedende Kohlenwasserstoffe ("Diesel") und 10 % feste Kohlenwasserstoffe ("Paraffin").Auch dafür ist Energie notwendig. Bei Methan läuft die Reaktion z.B. wie folgt ab:

CO + 3 H2 CH4 + H2O + 206 kJ

Je nach Katalysator, Druck und Temperaturbedingungen kann die Synthese so optimiert werden, dass man eine bestimmte Fraktion in größerer Menge erhält. Neben der Fischer-Tropsch Synthese gibt es auch das ältere Verfahren mit der direkten Hydrierung von Kohle nach dem Bergius-Pier Verfahren. (Nobelpreis 1931) Bei diesem wird aber Wasserstoff benötigt, der heute zumeist aus Erdgas und Erdöl stammt.

Ist damit das Problem gelöst? Nein. natürlich nicht. Es gibt zwei wesentliche Kritikpunkte. Das eine ist, das Kohle natürlich auch nicht eine regenerativ Ressource ist. Kohlendioxid wird auch so freigesetzt. Es wird sogar mehr freigesetzt, weil natürlich die meisten Teilreaktionen endotherm sind: Das bedeutet, dass die nur bei hohen Temperaturen und Druck ablaufen. Es ist daher nötig einen Teil der Kohle zu verbrennen um diese Energie aufzubringen, darüber reagiert das Kohlenmonoxid nicht vollständig und andere Stoffe und es wird Kohlendioxid als Nebenprodukt erzeugt. Beim schon 1913 entwickelten Bergius Verfahren und mit am wenigsten Teilschritten auskam erzeugt man aus 100 kg Kohle, 40 kg Schweröl und 5 kg Wasserstoff insgesamt 50 kg Schweröl, 30 kg Leichtöl und 20 kg Gas. Von den 50 kg Schweröl gehen 40 kg in die Verflüssigung zurück, so dass in der Summe erzeugt werden:

100 kg Steinkohle + 5 kg Wasserstoff 30 kg Leichtöl, 20 kg Gas und 10 kg Schweröl. Aus 105 kg eingesetzten Rohstoffen erhält man also 60 kg Produkte. Der Rest geht für die Synthese drauf. Eine Chinesische Großanlage nach der Fischer-Tropsch Synthese wird aus 9.7 Millionen Tonnen Steinkohle 5 Millionen Tonnen Kohlenwasserstoffe pro Jahr herstellen. Bei einem Brennwert von durchschnittlich 35000 kJ/kg für 1 Kilo Kohle und durchschnittlich 46000 kJ/kg für 1 kg Kohlenwasserstoffe landen also nur 67 % der Primärenergie in dem Produkt.

Paradoxerweise ist Erdöl durch die Spekulation (weniger durch die Förderungskosten) so teuer geworden, dass mittlerweile das Verfahren wirtschaftlich ist. Ab einem Ölpreis von 40-50 Dollar pro Barrel soll es sich lohnen. So gesehen gibt es vielleicht Entwarnung für die Autofahrer, aber gut für das Klima ist es wirklich nicht.

Ach ja noch ein Video, was würde heute zum Thema besser passen als Falco "Der Mann mit dem Koks ist da" ;-)

Samstag 28.2.2008: Kinder wie die Zeit vergeht....

Auf diesen Gedanken bin ich gekommen, als ich bei der Recherche zum aktuellen Buch in einem alten P.M. Computerheft von 3/1985. Da war ein Artikel über den Bordcomputer der Ariane 1 und den Startablauf drin. Einiges davon ist brauchbar, auch wenn einige Zeitangaben falsch sind und auch sonst einige Fehler "NAVAL" anstatt "Natal", "Isle de Rois" anstatt "Île du Diable". Ich hoffe mal das gilt nicht für die Angaben die ich übernommen habe. Aber warum ich drauf komme: Natürlich blättert man dann mal weiter - und kommt ins Schmunzeln. Einige Zitate:

Über den HP 110 Computer "Enormer Speichervorrat, mächtige Software, leistungsfähiger, echter 16 Bit Prozessor (80C86, die CMOS Version des 8086)". andere Probleme scheinen über Jahrzehnten die gleichen zu sein "Was ich vermisste: auf jeden Fall eine entspiegelte Glasscheibe auf dem Display". Ach ja es ging um einen Test um das, was man heute als "Notebooks" bezeichnen würde. Nur wogen die Geräte 1985 noch 4-4.7 kg waren deutlich größer, hatten 128 KByte Speicher, ein maximal 640 x356 Pixel Schwarz/Weiß Display und immerhin ein eingebautes Diskettenlaufwerk. Ach ja Kosten: zwischen 6900 und 9850 D-Mark.

Noch besser war der nächste Artikel: "Das Dauerduell der Betriebssysteme MS-DOS : CP/M". er endet mit dem Satz "Wir wagen noch keine Prognose welches sich besser durchsetzt"... Tja da ist die Geschichte wohl schlauer. Schaut man sich das Heft durch, so muss ich einiges revidieren: Ich habe damals noch andere Computerhefte gelesen, meistens "Chip" und "Computer Persönlich". (Zur ct' meiner derzeit einzigen Lektüre griff ich damals nur sporadisch -- da waren zu viele Artikel drin für die man einen Lötkolben brauchte). Das P.M. Computerheft fand ich immer etwas labberig, aber ein Test eines CPC 464 (denn ich mir übrigens auch gekauft habe) strotz voller technischer Details. Weiter hinten wird erklärt wie LCD und Plasma Displays funktionieren (deren Siegeszug erst 10 Jahre später beginnen sollte) und dann wird noch erklärt wie ein Prozessor intern funktioniert und welche feinen Unterscheide es zwischen "echten" und "halben" 16 Bit Prozessoren gibt - Dinge die heute nicht mal mehr an unserer Hochschule zum Lehrplan gehören - und vor 20 Jahren in einer Computerzeitschrift für die Allgemeinheit standen.

Da merkt man erst wie die Zeit vergangen ist. Ich habe beim Durchlesen des Artikels über den Ariane Start (V11) angefangen mal zurück zu denken. Wie ich in den achtziger Jahren das Backlog von Space Shuttle und Ariane verglich und mir sorgen machte dass vielleicht sich doch das Space Shuttle durchsetzen könnte (bis zum 28.1.1986), wie ich wenn in der Zeitung der Startzeitpunkt einer Ariane angegeben war, zu diesem Zeitpunkt mein Radio auf Kurzwelle umstellte um den französischen Rundfunk abzuhören (im festen Glauben, dass Frankreich, denen die Rakete so viel wichtiger ist als den Deutschen, den Start über Radio doch übertragen müssten - doch niemals habe ich einen so verfolgen können) bis zu den neunziger Jahren als ich das dann live im Fernsehen tat, als Bayern 3 in der Spacenight den Start übertrug. Ich glaube ich habe das bis zum Start von Rosetta durchgehalten, dann lief es zu sehr quer mit der Forderung am nächsten Tag fit im Büro zu sein.

Ich habe auch das Gefühl, die Öffentlichkeitsarbeit war damals besser. Wenn ich die ESA oder DLR mal anschrieb nach Informationen, kam jedesmal ein dicker Packen an Broschüren zurück. Einmal wollte ich von Eumetsat nur ein paar Infos über den Meteosat 3 und bekam eine komplette Bau und Betriebsanleitung wie man die Antenne baut und Daten empfängt. Gerade in dem Zusammenhang mit der Recherche zu meinem Buch musste ich feststellen, das heute vieles anders ist. Doch das werde ich nach Abschluss der Arbeit wohl noch thematisieren.

Na gut bevor ich ganz sentimental werde, für heute mal Schluss. Eigentlich habe ich zu dem Anlass nach dem Ariane 1 Jungfernflug Video gesucht. Also es gibt beim ersten Start einer Ariane 1 wirklich ein Video im Stil der Saturn V Starts, wo man sieht wie in Zeitlupe die Stecker abgehen und  das Triebwerk aus dem Flammenschacht auftaucht. Ich hab es schon mal in einer Reportage gesehen. Aber nicht im Internet gefunden. Nur beim Stichwort bin ich über dieses Video gestolpert von Ariane Pohl. Vor allem finde ich beeindruckend dass ihr die Bohlen Sprüche nichts ausmachen...


Ariane Pohl - DSDS - MyVideo

Montag 2.3.2008: Erdöl aus Biomasse

In meiner Serie wie man wohl Erdöl, oder besser gesagt Kohlenwasserstoffe erzeugen kann, wenn die natürlichen Vorräte zu Ende gehen. Das optimale wäre natürlich eine regernative Quelle. Dann wäre die Erzeugung kohlendioidneutral. Das erste was einem spontan einfällt ist das Vergären von Biomasse, auf diesem Wege wird heute Biogas erzeugt. Vereinfacht gesagt läuft dabei folgendes ab:

Pflanzen bestehen aus Kohlenhydraten. Zumeist aus Zellulose. Diese haben die Summenformel (C6H10O5)n. In der Praxis natürlich auch andere Gerüststoffe wie Lignin oder geringe Mengen an Aminosäuren. Bestimmte Bakterien vergären nun dies unter Sauerstoffabschluss zu Methan und Kohlendioxid. dabei entstehen auch andere Gase. Nehmen wir Grass als schnellwachsende Rohstoffquelle so ergibt dies einen Ertrag von 172 m³/t Frischmasse mit einem Methangehalt von knapp 54 %. Das Hauptproblem ist dabei dass wir diese Flächen eigentlich für den Anbau landwirtschaftlicher Produkte brachen. Weiterhin klappt es am besten mit schnell abbaubaren Stoffen wie Grass, Mais oder Getreide. Holz ist weitaus weniger gut geeignet. Also ist das auch nichts für eine nachhaltige Landwirtschaft. Ein Nutzen würde sich ergeben, wenn man die Fäkalien aus der Mast zu Biogas umsetzt. Da  eine Gasgemisch erhalten wird, wird es aber wohl eher thermisch verwertet werden.

Die optimale Lösung wären Pflanzen die sehr schnell wachsen und das am besten an Plätzen, an denen man keine Landwirtschaft betreiben kann. Die am schnellsten wachsenden Organismen sind Algen. Eine Lösung wäre es daher in abgrenzbaren Bereichen Algen zu züchten und zu ernten. Wie dies im offenen Meer aber klappen soll ist schwer vorstellbar. Es gibt Strömungen und Nährstoffe, welche das Wachstum ankurbeln werden dann weggetragen. Eine Lösung wäre es die Algen nicht im Meer zu züchten, sondern an Land. Es gibt eine Reihe von Grünlagen die nicht nur wegen ihrer Biomassenproduktion interessant sind. Es gibt Grünalgen die Öl herstellen, das biss zu 50 % der Trockenmasse ausmacht. Das US Energieministerium hat ausgerechnet, das 40.000 km² ausreichen würden den gesamten Treibstoffgehalt der USA zu decken.

Es gibt Ideen das bei uns durchzuführen. In einem geschlossenen System. Die Idee: Man speist die Abgase eines Kraftwerks in eine geschlossene Anlage mit Nährlösungen ein. Das Dumme dabei nur: Bei uns müsste man natürlich Licht künstlich einsetzen. Für das Licht braucht man Strom und da die Algen nur einen Bruchteil des Sonnenlichts in Biomasse umsetzen ist das natürlich keine so schlaue Idee.

Sinnvoller wäre es dies in Wüsten durchzuführen. Entweder in einem geschlossenen System oder in offenen Gräben.. In jedem Falle wird man aber immer wieder frisches wasser nachliefern müssen und das Wasser umwälzen müssen. Daher denke ich wird es sinnvoll sein es küstennah zu betreiben. Das ist aber keine große Einschränkung. Es gibt zahlreiche Wüsten, die direkt am Meer liegen wie die Sahara, Namibia und Atmaca Wüste. Wenn man entlang dieser einige Kilometer weit die Algen züchten würde, käme man auf eine große Fläche. Nimmt man noch einige Halbwüsten, wie den Golf von Aden, die Wüste Sinai etc. hinzu, so gibt es zahlreiche nutzbare Flächen.

Noch interessanter: Es gibt Algen die Wasserstoff produzieren. Der wäre von Nutzen bei der Kohlehydrierung und zur direkten Nutzung als Treibstoff. Leider sind die Algen nicht besonders effizient: Ein 200 l Aquarium soll 50 l Wasserstoff pro Tag produzieren. Das sind 9 g Wasserstoff mit einem Brennwert von 1280 KJ oder 0.355 kWh. Daher wird klar, dass man sehr große Zuchtbecken braucht.

Trotz allem halte ich das für eine gangbare Lösung, zumal es wahrscheinlich sehr einfach als Low-Cost Lösung durchführbar wäre - einfach recht große Becken ausheben und das Wasser regelmäßig durch einen Filter pumpen, wobei man die Algen auffängt. Danach könnte man das Öl extrahieren und den Rest noch in einer Biogase anläge vergären. Die dabei erzeugte Festsubstanz kann man dann wieder als Dünger einbringen.

Man sollte es mal ausprobieren. Vielleicht wäre es eine gangbare Lösung.

Ach ja noch ein Video. Ich höre in letzter Zeit wieder viel ELO und da heute mal eines meiner Lieblingslieder als Video. Ich glaube die meisten dürften es nicht kennen, da es nie als Single erschien:

Dienstag 3.3.2009: Einer Alternative zur ESC-B

Ariane 5Wie sicherlich bekannt ist, wird die ESC-B nicht so schnell kommen. Bei der letzten Ministerratskonferenz der ESA wurde zwar als Ziel die Erhöhung der Nutzlast um 1.5 t beschlossen, jedoch keinen Zeitrahmen angegeben und vor allem nicht die ESC-B Entwicklung wieder aufgenommen.

Auch Arianespace rechnet nicht so schnell, damit, dass die ESC-B bald kommt. Vor einem Monat gab es den bislang größten Auftrag an EADS über 35 Ariane 5 - alle in der ECA Version. Da noch 13 vom aktuellen Los auf den Start warten, dürfte bei 7 Starts pro Jahr dieses Los bis Mitte 2017 reichen.

Okay, die ESC-B kommt also bestimmt nicht vor 2016 - wie sonst könnte man die Nutzlast erhöhen? Mein Ansatzpunkt wäre eine "ESC-A Mark II".Es gibt hier zwei Punkte die ich für denkbar halte:

Kommen wir mal zum ersten. Hier sehe ich einen sehr wichtigen Ansatzpunkt. Nach meiner Ansicht hat die ESC-A eine deutlich zu hohe Trockenmasse. Sie wird bei Arianespace und ESA mit 4.4-4.5 t angegeben, bei der DLR mit 3.3-3.4 t. Ich denke die Differenz kommt dadurch, dass bei den ESA und Arianespace Angaben die VEB (0,95 t) noch mit hinzuaddiert wurde. Wenn 4.5 t für die Stufe gelten würden, dann wäre das eine sehr schlecht designte Stufe. Doch auch so schneidet sie im Vergleich zur H-10 (mit demselben Treibwerk) schlecht ab:

  H-10-III ESC-A
Startgewicht: 13100 kg 17900 kg
Trockengewicht: 1360 kg 3400 kg
Treibstoffzuladung: 11700 kg 14600 kg

Für 25 % mehr Treibstoffzuladung stieg das Trockengewicht um 250 %.Würde man nur die Tanks verlängern, so müsste eigentlich die Trockenmasse gering ansteigen. So nahm die letzte Version der H-10 etwa 4.5 t mehr Treibstoff als die H-8 auf, wog aber nur 210 kg mehr. So gesehen hätte man bei einer "modifizierten" H-10 also eher eine Trockenmasse von rund 1.6 t erwartet - und nicht eine von 3.4 t.

Würde die ESC-A trocken nur 1.6 t wiegen, so wäre die GTO Nutzlast um 1.8 t höher, weil die Stufe mit in den Orbit gelangt.

Nun gibt es natürlich gute Gründe, warum sie schwerer ist. Das erste ist die strukturelle Belastung. Die Struktur wiegt um so mehr je schwerer die Nutzlast ist, weil sie deren Last (die ja bei der Ariane bis zu 4.6 mal dem Eigengewicht betragen kann) aufnehmen muss. Stufen werden daher auf eine maximale Nutzlast ausgelegt. Die H-10 war auf 5 t ausgelegt und die ESC-A muss auf 21 t ausgelegt sein, wenn sie das ATV transportieren soll. 1 t mehr Nutzlast bedeuten eine um 30-40 kg schwerere Struktur. So dürfte die Leermasse der ESC-A alleine durch die um 16 t schwere Nutzlast um rund 500-600 kg höher sein als bei der H-10.

Das erklärt aber nicht die um 1800 kg höhere Leermasse. Thilo Kranz von der DLR erklärte mir dies mit der "kompakten" Stufenbauweise, die keine Änderung an den Startanlagen erforderte. Das Schnittbilde ESC-A zeigt, dass diese keine integralen Tanks hat. Das macht eine zusätzliche Struktur rund um die Tanks nötig um die Kräfte an die EPC zu übertragen. Das kompakte Design zeigt sich darin, dass das Triebwerk und der Hälfte des Sauerstofftanks sich unterhalb der Trennebene des Stufenadapters befinden. Da wir gelernt haben, das Strukturen schwerer werden, wenn sie mehr Lasten tragen müssen, dann ist das natürlich eine suboptimale Lösung, denn diese Konstruktion macht mehr verstärkte Elemente an der Wand nötig. Natürlich müssen auch Tanks dicker werden, wenn sie größere Lasten tragen, doch hier nimmt der Innendruck der Tanks uns viel Arbeit ab.

Doch musste das sein? Kugeltanks verschwenden auch Platz. Die Höhe der ESC-A wird mit 4.57 m angegeben. Das ist kompakt. Andererseits: Die Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff von knapp unter 5:1 nimmt ein Volumen von rund 48 m³ ein. Ein zylindrischer Tank hat bei 5.4 m Durchmesser auch nur 2.1 m Höhe. So gesehen wäre eine Lösung mit Integraltanks auch nicht viel länger. Selbst wenn die Startrampe dann für einige Monate blockiert wäre: Von 2003 bis 2004, als die Evolution Variante am Boden bleiben musste, hätte man genügend Zeit dafür gehabt. Auch heute müsste man die Verschiebung von Starts durch Baumaßnahmen mit der dauerhaften Möglichkeit mehr Nutzlast zu transportieren vergleichen - meiner Meinung nach zählt das zweite.

Bei einer Konstruktion in Integralbauweise sollte die ESC-A also etwa 2.0 t leer wiegen. Noch mehr Nutzlast wäre möglich wenn man darauf verzichtet mit der Oberstufe erdnahe Transporte durchzuführen und stattdessen wie EPS dafür einsetzt, die für den ISS Orbit die nahezu gleiche Nutzlast hat. Dann könnte die maximale Nutzlast auf 13 t begrenzt werden - und das Strukturgewicht würde auf 1.7 t sinken.

Die nächste Einsparung betrifft die VEB. Traditionell ist die VEB bei der Ariane über der Oberstufe. Dieser Ring von 1.1 m Höhe nimmt die Elektronik auf und hat Hydrazin zur genauen Ausrichtung der Nutzlast nach dem Brennschluss und Deorbitieren der Stufe. Doch der Großteil des Gewichts entfällt auf Struktur. Die Elektronik ist bei vielen anderen Typen direkt an der Stufe angebracht und auf der Stufe ist dann auch der Nutzlastadapter angebracht. Das reduziert die Strukturmasse beträchtlich. Das Hydrazin kann durch Wasserstoffkaltgas ersetzt werden und die H-10 auch eigene Düsen zur Lageregelung. Es sollte so möglich sein durch Einsparung der VEB und direkten Montage der Systeme auf die ESC-A von den 950 kg, welche die VEB wiegt weitere 400 kg einzusparen. Das würde dann die Trockenmasse von 4400 kg (VEB+ESC-A) auf rund 2200 kg (modifizierte ESC-A) senken - und Voila - schon haben wir 2200 kg mehr Nutzlast (12.8 t anstatt 9.6 t im Einzelstart).

Wie kommt man zu noch mehr Nutzlast?

Nun indem man mehr Treibstoff mitführt. Die ESC-B soll 28.2 t Treibstoff mitführen. Damit dies möglich ist, hat sie aber auch ein Treibwerk mit 180 anstatt 65 kN Schub. Doch wer bitte sagt, dass dies auch bei der ESC-A so sein muss? Die Centaur setzt auch 2 Triebwerke ein. Was sollte uns hindern 2 Triebwerke einzusetzen? Dann steigt der Schub auf 130 kN - nicht genug für 28.2 t Treibstoff, aber eine Stufe mit 22.3 t Treibstoff (Trockenmasse dann 3.0 t). Bei einer Simulation ergibt sich aber nur eine unbedeutende Nutzlaststeigerung von 12.8 auf 12.9 t. Der Gewinn durch die ESC-B kommt also nicht so sehr, durch mehr Treibstoff, als vielmehr durch den höheren spezifischen Impuls von 4560 anstatt 4365 m/s.

Es gibt also noch Möglichkeiten zur Optimierung. Das gilt übrigens auch für die ESC-B. Wie der Rest der Welt kenne ich deren Daten nicht (ich habe zwar welche gefunden, aber die sind sehr optimistisch mit nur 3910 kg Leermasse und stammen von 2004). Nimmt man an, dass die ESC-B dieselbe Endgeschwindigkeit wie die ESC-A erreichen muss, so kann man deren Leermasse berechnen. Bei 28.2 t Treibstoffzuladung und einem spezifischen Impuls von 4560 m/s, bei 11.5 t Nutzlast resultiert eine Vollmasse von 34.6 t und eine Leermasse von 6.3 t (mit VEB).  Das sieht auch nach Einsparpotential bei dieser Stufe aus. Die Abbildungen der Stufe zeigen übrigens auch kugelförmige, nicht integrale Tanks. So bleibt die Hoffnung, dass man bei der ESC-A es wenigstens richtig macht - bei 28.2 t Treibstoff sollte Sie eine Leermasse von 3.3 t aufweisen, mit einer 1 t schweren VEB wären es dann 4.3 t - das wären dann auch 13.5 anstatt 11.5 t Nutzlast in GTO.

Mittwoch 4.3.2009: Ein Schritt in die richtige Richtung

Gestern hat das Bundesverfassungsgericht sich gegen die Verwendung von Wahlcomputern ausgesprochen. Es fehlt an der Nachvollziehbarkeit und Öffentlichkeit. Dieser Schritt war überfällig. Die Wahlcomputer sind ein Beispiel für zwei Tendenzen, die seit Jahren durch unsere Regierung gefördert werden: Zum einen das blinde Vertrauen in Computertechnik und zum anderen die schleichende Aushöhlung des Rechtsstaates.

Die Wahlcomputer sind ein gutes Beispiel: Wie will man sicherstellen, dass sie korrekt funktionieren? Mal von Fehlermöglichkeiten abgesehen (z.B. nicht korrekte Zuordnung eines Tastendrucks auf dem Sensorpanel zur richtigen Partei, Eingabefehler / Korrektur) wie soll man wissen ob sie korrekt zählen? Man stelle sich mal das Szenario vor, dass der Wahlcomputer so manipuliert wäre, dass er 1 % der CDU/FDP Stimmen der SPD zuschlagen würde. Würde dies entdeckt werden, wenn es zufällig erfolgt und bei allen Geräten? Hochrechnungen sind gut, aber auch sie schwanken ohne Problem um 1-2 % (man erinnere sich an 2002, als die CDU sich als Wahlsieger nach den Hochrechnungen feierte und am Schluss doch weniger Stimmen hatte als Rot/Grün). Eine Manipulation kann nur ausgeschlossen werden, wenn nach jeder Stimmabgabe ein Kontrollzettel ausgedruckt wird, auf dem der Wähler die Stimme kontrollieren kann. Dann muss man alle Zettel noch auszählen (um zu vermeiden, dass Ausdruck und internes Zählen abweichen) - und dann sind wir wieder bei dem klassischen Verfahren.

Das solche Wahlcomputer einfach eingeführt wurden, ohne dass sich jemand Gedanken gemacht hat um die Sicherheit der Geräte, zeigt wie sorglos unsere Regierung heute mit Computern und ihrer Technologie umgeht. Umgekehrt stellt sie die Bevölkerung unter Kriminalverdacht. Unter dem Mantel der Terrorismusbekämpfung erfolgen mehr und mehr Eingriffe in die Grundrechte.

Den Anfang machte der Bundestrojaner - angeblich um Terroristen zu bekämpfen. Also wenn ein Terrorist wirklich nur etwas Ahnung von Technik hat, dann würde Er einige Vorsichtsmaßnahmen ergreifen. Zum Beispiel nicht über den heimischen DSL Anschluss online gehen sondern ein Internet-Cafe oder einen öffentlichen Hotspot benutzen. Oder auf dem eigenen Rechner keine Daten zu speichern sondern verschlüsselt auf einem USB Stick. Ob man wirklich mit einem Trojaner so gegen Terroristen ankommt, ist zweifelhaft. Viel eher dürfte das auf die Breite Masse der Anwender zielen.

Das nächste war die Vorratsdatenspeicherung. Auch hier angeblich um Terroristen habhaft zu werden - doch wenn der Terrorist sich nicht über einen festen Vertrag einwählt, sondern über Wege, bei dem die IP nicht Hinweise auf seinen Aufenthaltsort liefert dann ist das sinnlos. Aber diese Datenspeicherung ist ideal für die Medienindustrie, die nun 6 Monate Zeit hat um über die IP Adressen Tauschbörsennutzer ausfindig zu machen und mit Abmahnschreiben (samt gepfefferter Gebührenrechnung) zu überziehen. Wenigstens haben die Gerichte einen vereinfachten Zugriff (denn die Medienindustrie haben wollte) bisher noch abgelehnt. Ach ja - als kleiner Nebeneffekt kann nun der Staat rausfinden, welche Webseiten sie wann, wie oft besuchen, er kennt die Header ihrer Emails (Sender, Empfänger und Betreff) - die erste Stufe zum Überwachungsstaat.

Was kommt nun? Das nächste ist eine Inhaltsfilterung auf Provider-Ebene. Das will nun unsere Familienministerin durchsetzen. Wie immer kommt man mit einem "Totschlag" Argument, es ginge darum Kinderpornographie zu bekämpfen. Natürlich will niemand Kinderpornografie. Und diese steht auch schon unter Strafe (übrigens machen sei sich schon strafbar, wenn sie eine Seite absichtlich besuchen). Was gemacht wird ist auf Providerebene bestimmte IP Adressen zu sperren. Aus Deutschland kommt man dann nicht mehr auf Server, die Kinderpornografie hosten. Das klingt doch toll oder? Es ist aber eine Umkehrung der bisherigen Rechtsprechung. Anstatt ein Verbrechen zu ahnden geht es darum ein Verbrechen zu verhindern. Das mag bei Kinderpornografie toll sein. Doch man kann das leicht ausdehnen. Als erstes mal Kinderschutz - Sollen Kinder Zugang zu Websites haben die "normale" Pornografie anbieten? Natürlich nicht. Da man an der IP das Alter nicht erkennen kann, sperrt man die also am besten auch gleich. Dann: Soll es erlaubt sein Medieninhalte als Raubkopie herunterzuladen? Nein, dann sperren wir dich diese IPs auch. Da ist der Schritt nicht mehr Weit zur Zensur oder einer Liste von "erlaubten" Ip's - China lässt grüßen.

Das kann man übrigens ausdehnen. Es gibt ein System das man auf Bundestraßen und Autobahnen einsetzen kann (und das auch in Österreich eingesetzt wird). Es fotografiert jedes Auto beim Eintritt in eine Zone mit Tempolimit und beim Verlassen. Dabei wird das Bild automatisch nach Kennzeichen untersucht und die Zeit protokolliert. Nehmen wir an, eine Zone hat ein Tempolimit von 80 km und ist 4 km lang. Dann braucht ein Auto mit 80 km/h genau 3 Minuten für die Strecke. Braucht nun ein Auto nur 2 Minuten 40s, so hat es mindestens einmal die Höchstgeschwindigkeit überschritten und bekommt automatisch einen Strafzettel - Das gleiche kann man auch mit den Vorratsdaten aus der IP Adressenspeicherung anstellen. Wenn jemand Daten von einer IP runterlädt, welche Raubkopien hostet gibt es eben gleich eine Anzeige und eine Abmahnung....

Auch für das Prinzip der Verhinderung von Verbrechen im Ansatz kann man leicht Beispiele finden. Wenn jedes Auto einen Empfänger hat, dann kann ein Sender an Straßen z.B. die maximal erlaubte Höchstgeschwindigkeit übermitteln und eine Elektronik regelt dann den Motor herunter, so dass sie  niemals die Höchstgeschwindigkeit überschreiten. Aber wollen wir das?

Nicht nur das. Die Bundesregierung will ja mit dem neuen Personalausweis alle Bürger wie Kriminelle behandeln. Da muss jeder einen Fingerabdruck abgeben. Wo landen denn die? Mal ein Szenario an die Wand gemalt: Sie essen im Park und werfen die Verpackung in den Papierkorb. Am Abend wird daneben jemand ermordet. Was macht die Polizei? Sie sucht nach Fingerabdrücken. Dank Personalausweis mit registriertem Fingerabdruck wird man sie so leicht finden. Die Frage ist: Wie nutzt die Polizei diese Information? Sind sie für sie ein Zeuge, oder einer vor 6 Verdächtigen - im Unterschied zu 82 Millionen, die eben nicht am Tatort waren? Ich denke da immer an die Fernsehkrimis, wo die Leute immer ein Alibi haben. Ich habe für den größten Teil es Tages kein Alibi, weil ich Single bin. Haben sie eines? Ach ja das ganze kann man natürlich auch mit den RFID Etiketten der Verpackung erreichen. Dazu muss man nicht mal Fingerabdrücke hinterlassen. Aber jedes RFID kann einem Käufer zugeordnet werden.

Es wird Zeit zu den Freiheitsrechten zurückzukehren, die wir noch vor wenigen Jahren hatten. Zu rechtsstaatlichen Prinzipen, die nicht alle Bürger unter Generalverdacht stellen und nicht Rechte beschneiden oder die Bürger überwachen, nur um wenige Verbrecher zu fangen. Vor allem, wenn der Nutzen bezweifelt werden kann - ich habe nicht gehört das die Attentäter von 2001 sich übers. Internet ausgetauscht haben. Osama bin Laden soll sein Satellitentelefon aufgegeben haben, weil er darüber zu orten ist. Kinderpornografen werden ihre Daten schnell von Server zu Server verschieben. Aber wir haben einen Überwachungsstaat erschaffen.

Die Verfassungswidrigkeit von Wahlcomputern ist ein Anfang. Jetzt geht es darum die Rechte wieder herzustellen.


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