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Web Log Teil 133 : 9.10.2009-14.10.2009

Freitag den 9.10.2009: Die Gefahr von Großprojekten

Michels Aufsatz über das Voyager Projekt bringt mich auf ein Thema: Großprojekte und zwar bei der unbemannten Raumfahrt (jedes bemannte Raumfahrtprojekt ist sowieso ein Großprojekt). Was ist ein Großprojekt? Ich würde es so definieren: Wenn ein Projekt sehr große Mittel eines Budgets in Anspruch nimmt und deutlich teurer als andere Projekte ist, dann ist ein Großprojekt. In der unbemannten Raumfahrt wären es z.B. Cassini-Huygens, Viking, das mobile Marslabor (nun "Curiosity" genannt). Für Europa wären es Exomars und Bepi-Colombo. Nicht alle Projekte begannen als Großprojekte. So waren Galileo und Hubble es ursprünglich nicht, doch Verzögerungen in der Entwicklung oder Schwierigkeiten machten sie dazu.

Wie in anderen Teilend er Raumfahrt muss sich auch die unbemannte Raumfahrt Kostenüberlegungen beugen. Natürlich ist es unsinnig eine Rechnung aufzumachen wie viel 1 MBit Daten kosten oder was ein Spektrum wert ist. Aber ein Großprojekt muss dann auch einen entsprechenden Erkenntnisgewinn versprechen. Das ist eine der wichtigen Bedingungen. Die zweite ist die Zeitdauer. Großprojekte haben eine Tendenz ein Eigenleben zu entwickeln. Es gibt zwei wichtige Einflussfaktoren. Das eine ist, dass die Politik meist versucht zu sparen, selbst wenn ein Projekt schon läuft. Dann kommen plötzlich Alternativvorschläge oder der Zeitplan wird gestreckt - bislang bedeutet dies immer nur erhöhte Ausgaben und Verzögerungen. Billiger wurde es in keinem Fall. Das zweite ist, dass Großprojekte oft so teuer sind, weil sie die Technologie bis zum äußersten ausreizen. Dabei sind natürlich auch große Kostenriskien. So kostete die Entwicklung des Viking Biolabors rund 59 Millionen Dollar, das war in etwa genauso viel wie zur gleichen Zeit die Mariner 9 Mission kostete. nach heutigem Wert sind es rund 240 Millionen Dollar für ein einziges Experiment.

Die Hauptgefahr die es aber gibt, ist dass der technologische Fortschritt ein Großprojekt zu einem Dinosaurier macht. Ich denke das wäre Voyager-Mars so gegangen. Doch sollte man deswegen auf Großprojekte verzichten? Nein. Es wird immer Unternehmungen geben die aufwendiger sein müssen. Entweder weil man mehr Wissenschaft treiben will (Viking, MSL) oder weil sie aus himmelsmechanischen Gründen eine große Sonde erfordern (Cassini, geplante Titanorbiter und Europaorbiter Sonden). Trotzdem sollte man an Alternativen arbeiten oder an Ansätzen die Kosten entscheidend zu senken. In meinen Augen tun dies die heutigen Raumfahrtagenturen nicht wirklich. Ich will das an zwei Punkten erläutern.

Hier die Aufteilung der Kosten von Cassini:

Zusammen kostet Cassini-Huygens also 3270 Millionen USD

Die Raumsonde selbst ist also gar nicht mal so teuer. Es gibt zwei Punkte an denen man ansetzen kann: Den Startkosten und den Operationen.

Die Operationen kommen dadurch zustande, dass zum einen viele Personen am Boden an der Mission beteiligt sind. Bei einer Mission wie Cassini, die sich über mehr als ein Jahrzehnt erstreckt kommen da enorme Beiträge zusammen. New Horizons versucht diese Kosten zu senken indem die Raumsonde den größten Teil der Reise in einem "Schlafmodus" ist. Doch das kann auch nicht die Lösung sein. Obgleich die Computerleistung rapide angestiegen ist, werden heute noch Raumsonden so gesteuert wie vor 30 Jahren: Ein Meßprogramm wird ihnen übermittelt und sie werden über Kommandos gesteuert. Es sollte anders laufen: Die Raumsonde sollte selbstständig sein und einfach nur regelmäßig die Erde kontaktieren. Der Unterschied zum "Schlafmodus" ist das sie dabei ein Meßprogramm ausführt und nicht einfach inaktiv ist.

Das zweite ist die Suche nach preiswerteren Alternativen, die zumeist leichter sind. Ich sehe hier schon seit Jahrzehnten die Ionenantriebe brachliegen. Dass Problem sind dabei nicht mal so sehr die Antriebe. Sie sind heute eigentlich ausgereift genug. Das Problem ist vielmehr die Stromversorgung. Ein Ionentriebwerk dass eine Leistung von 5 kW hat wiegt heute weniger als 10 kg. Doch die Solarzellen dafür wiegen noch ein vielfaches. Heute wiegt ein Quadratmeter immer noch 4 kg und liefert je nach Solarzellen 200-350 Watt. Ich war sehr erstaunt, als ich in der Wikipedia einen Wert von 300 W/kg für heutige Solarzellen fand (Stand der Technik und von der ESA z.B. für eine Jupitersonde mit nur Sonnenzellen als Stromversorgung gewählt sind 60 W/kg). Doch es scheint so als wäre das erreichbar. Immerhin hat ein Team einen funktionieren Solargenerator mit 180 W/m² mit Konzentratorlinsen entwickelt. Eine einfache Überschlagsrechnung zeigt, dass damit Raumsonden in relativ kurzen Zeiträumen (unter 1 Jahr) auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden können die ausreicht jeden äußeren Planeten in einem Jahrzehnt zu erreichen. (Die Zeitdauer spielt auch eine Rolle, da bei zu langsamer Beschleunigung sich die Raumsonde nach außen spiralt und mit steigendem Sonnenabstand die Beschleunigung immer kleiner wird. Die oben angesprochene ESA Studie geht von einer Reisedauer von 2,4 Jahren zu Jupiter aus (Sojus Start auf Fluchtgeschwindigkeit) bei einem Schub von 75 mN/Tonne (die energetisch günstigste Hohmann Bahn zu Jupiter liegt mit 2,25 Jahren nicht viel niedriger). Für 75 mN Schub bräuchte man aber nur eine Leistung von 2500 W, dass bei einem Solargenerator von 180 W/kg dieser nur rund 15 kg pro Tonne wiegen würde (für die 350 Watt die die Sonde bei Jupiter benötigt braucht man mit äquivalent 9,5 kW bei der Erde sogar einen größeren).

Meiner Ansicht nach ist es also an der Zeit diese Technologie mal auszuprobieren, wobei ich dann auch tendiere RTG als Stromquelle für den antrieb zu nutzen. Als ich vor ein paar Jahren davon las, war ich zuerst verblüfft, doch es funktioniert tatsächlich. Es sind damit nur kleine Raumsonden der Klasse 200-400 kg möglich, doch dafür kann man auch Uranus, Neptun und Pluto erreichen. Der Schlüssel liegt darin dass die RTG über Jahre konstanten Strom abgeben mit dem man dann langsam die Geschwindigkeit an die des Zielplaneten angleichen kann und sich dort einfangen lassen kann. Bei 750 W Leistung geht dies aber nur bei kleinen Sonden. Aber lieben eine kleine Sonde im Orbit um Uranus als darauf zu warten bis man in einigen Jahrzehnten mal die Möglichkeit hat dies auch mit einer großen zu machen.

Derartige Bestrebungen fehlen aber total. Soweit ich die bisherigen Vorschläge für die äußeren Planeten studiere sind es wieder allesamt chemische Antriebe. Dann wird es groß, es wird teuer und es wird ein Großprojekt...

Soviel dazu. Da ich derzeit Vollzeit am Korrekturlesen meines Buches arbeite heute nur ein kurzer Blog und bis ich das fertig habe auch kein neuer. Es fallen mir immer neue Sachen ein die ich noch aufnehmen könnte, wie eine Liste der RL-10 Treibwerke und deren Daten, oder ich schaue noch mal bei SpaceX vorbei um die Falcon Daten zu prüfen (Ergebnis: Schon wieder was verändert: Nun vor allem am Preis: Kostete vor ein paar Monaten noch ein 4500 kg Satellit in GTO noch 37 Millionen Dollar, so kostet nun ein 3000 kg Satellit schon 44 Millionen.... Und warum man überall Nutzlasten von 10.000 kg angibt, wenn im Users Guide drin steht dass die Struktur nur 6.800 kg Nutzlast zulässt? Ach ja ich vergaß es ist SpaceX, der Chaos Laden...).

Nun noch die Auflösung des Rätsels vom Montag, es hat sich keiner dran versucht oder es war wohl zu schwierig. Man möge die Abbildung mal daraufhin prüfen, wie die Besatzung ein/aussteigen soll...

Samstag 10.10.2009: Die Super Ariane Teil 3

So, nachdem gerade der Upload des 321 MB PostScript des Buchs läuft (erstmals musste ich die Auflösung auf 1200 dpi reduzieren, weil es sonst zu groß gewesen wäre) kann ich mich an den nächsten Blogeintrag wagen. Erst mal habe ich genug vom Bücherschreiben, zumal auch nach dem Hype im Juli/August die Umsätze sehr lau sind, vor allem merke ich aber das 392 Seiten doch etwas viel sind. Bücher mit der Hälfte wären wohl besser und wahrscheinlich greifen dann auch mehr Leute zu (weils auch billiger wird). Aber auf weniger hätte ich kaum 99 US Trägerraketen untergebracht und es sollte ja auch ein besseres Buch werden als das Konkurrenzwerk von Eugen Reichl. Ich denke in 2-3 Wochen kann man es käuflich erwerben. Wenn es soweit ist, erfährt man natürlich hier. Ich hoffe Kevin hat neben seinen Plänen für hochfliegende Ballonfahrten auch noch etwas Zeit für das Manuskript von Band 2, das er gerade zum Korrekturlesen hat, sodass dieser auch noch vor Weihnachten erscheint.

So nun zur Erweiterung der Ariane 5

Die bisherigen Pläne gingen von den bisherigen Stufen aus, nur Optimierung bei verschiedenen Parametern. Trotzdem konnte so die Nutzlast der ESC-B auf rund 13.6-14.2 t gesteigert werden - ohne Vulcain 3 und neue CFK-Booster. Ich will auch diese in den folgenden Überlegungen nicht einbeziehen, da es zu wenige Daten über sie gibt und ich vor allem eine weitere kostenintensive Triebwerksentwicklung für nicht wirtschaftlich halte (zumindest nicht für die ESA. SBNECMA mag da anderer Meinung sein).

Mehr Booster

Lange Zeit habe ich die Boosterzahl nicht geändert, obwohl dies bei anderen Typen gang und gäbe isst. Der Grund liegt in dem hohen Schub der jetzt schon eine Spitzengbeschleunigung von 4,8 g ergibt. Drei oder Vier Booster ergeben dann noch einen höheren Schub. Das kann dazu führen, dass Nutzlasten nicht transportiert werden können, weil die Belastungen zu hoch sind (dazu kommen natürlich auch noch die induzierten Vibrationen). Doch mittlerweile gibt es sowohl bei der ESA Präsentationen mit dem Vorschlag von mehr Boostern wie auch bei EADS - für eine Mondmission. Dabei halte ich eine sechs oder acht Booster Konfiguration für die beste.

Warum?

Wenn mehr als fünf Booster an der EPC angebracht werden, dann reicht der Schub aus, um zwei Booster erst später zu zünden. Eine Ariane 5 ECB wiegt rund 800 t beim Start, mit vier weiteren Boostern kommt sie auf 1924 t. Der Startschub von vier Boostern und dem Vulcain 2 beträgt 24880 kN - genug um mit 12.5 m/s zu beschleunigen. Mehr hatte Ariane 44L auch nicht. Die Spitzenbeschleunigung ist dann während die ersten vier Booster brennen sogar geringer als bei der derzeitigen Ariane 5. (das gilt auch bei acht Boostern, bei denen sechs zuerst zünden - Beschleunigung 14,8 m/s anstatt 16.2 m/s heute). Nur später ist sie leicht höher - Ariane 5 ist durch die erste Brennzeit um rund 39 t leichter geworden, weil das Vulcain 2 schon soviel Treibstoff verbrannt hat. Aber es ist kein gravierender Anstieg (von 41.4 auf 45 m/s).

Der zweite Hauptvorteil ist dass die kombinierte Brennzeit der beiden Booster ausriechen müsste um die Ariane 5 auf Orbithöhe zu bringen - damit sinken die bisher sehr hohen Gravitationsverluste ab. Sie sind größer als bei der Ariane 4, diese hatte bei der letzten Version Ariane 44L noch Verluste von 1317 m/s (berechnet mit Vakuumimpulsen und separaten Stufen). Bei der ersten Ariane 5 waren es 2409 m/s und die ESC-A hat in der derzeitigen Version immerhin noch 2324 m/s. Würden sie nur auf 1500 m/s sinken, so wäre die Nutzlast alleine dadurch um etwa ein Viertel angestiegen.

Die Frage ob es sich finanziell lohnt ist schwer zu beantworten. Ich habe keine genauen Zahlen über die Kosten der Booster, aber aus dem deutschen und italienischen Anteil an Ariane, dem Auftrag an MT Aerospace (Hersteller der Boosterhülsen, aber auch Tankteilen der Ariane) kann man abschätzen, dass es wohl zwischen 20 und maximal 30 % der Produktionskosten sind. Sechs Booster würden diese also um 40-60 % und acht um 60-90 % erhöhen.

Beim Einsatz der schon besprochenen Booster mit längerer Brennzeit als später gezündetes Paar und hier mit einem höheren spezifischen Impuls (Anpassung der Düse an den Vakuum Betrieb) komme ich auf eine Nutzlast von fast 33 t bei Einsatz der optimierten ESC-B. Dabei habe ich schon eine Verstärkung von 3 t bei der EPC für die höheren Schubkräfte mit einkalkuliert. Bei acht Boostern sind es 38 t.  Zu ähnlichen Zahlen ist auch EADS gekommen die eine Ariane 5 Version mit sechs Boostern und einer Oberstufe mit zwei Vinci Triebwerken für 50 t in den LEO-Orbit gut halten.

Eine vergrößerte Hauptstufe

Dass die JAXA mit relativ kleinen Finanzmitteln aus der H-2A die H-2B entwickeln konnte und diese dabei sogar billiger in der Herstellung geworden ist, hat mich dazu gebracht mal über eine Erststufe mit zwei Vulcain Triebwerken nachzudenken. Natürlich kann diese schwerer sein. Doch wie schwer? Es gibt zwei Nebenbedingungen: Die Rakete muss noch abheben können. Das unterste Level ist dafür ein Schub/Gewicht Verhältnis von 1.2. Für die sechs Booster Version ergibt sich dann eine Startmasse von 2196 t, bei maximal 50 t Nutzlast also rund 427 t für die Rakete mit Oberstufen.

Die zweite Bedingung: Nach Abtrennung von den Boostern nach 270 s soll auch die Beschleunigung 1.0 g betragen. (Heute übrigens nur 0.75 g) Da bis dahin 167,4 t Treibstoff verbraucht wurden und der Schub eines Vulcain 1360 kN beträgt darf sie beim Start nach diesem Kriterium nicht mehr als 441 t (mit Nutzlast und Oberstufen) wiegen, wenn dies erfüllt sein soll. Dieses Kriterium ist strenger also wende ich es an. Es ist klar, dass natürlich dann auch die Oberstufe vergrößert werden muss. Ich gehe hier einfach mal von der doppelten Masse der ESC-B aus, also 69 t. Es soll eine Stufe mit zwei Vinci Triebwerken sein, dass ergibt dann eine recht einfache Rechnung. Das lässt dann noch 350 t für eine neue EPC übrig. Wenn man deren Durchmesser auf 7,35 m vergrößert erhält man dieselbe Höhe. Bei einer linear gleichen Vergrößerung der Leermasse erhält man so eine Rakete mit einer Nutzlast von 43 t (sechs Booster) bzw. 50 t (acht Booster) in GTO. Letztere befördert übrigens schon 39 t zum Mond.

Die Ariane 5 Mondrakete

Zum Schluss noch ein größeres Kaliber. Die CNES machte mal in den neunziger Jahren eine Studie für eine Ariane 5 Mondrakete. Diese setzte 4 Booster ein, eine Zentralstufe mit 5 Vulcain 1 Triebwerken und einem Vulcain als Oberstufe. Sie konnte bei einer Startmasse von 1874 t etwa 90 t in eine LEO Umlaufbahn oder 35 t zum Mond befördern. An diese will anknüpfen. Wenn die Rakete nach Abtrennung der Booster mit minimal 1,0 g beschleunigen soll darf sie ohne Booster beim Start maximal 880 t wiegen. 100 t Nutzlast abgezogen und das Gewicht auf Zentralstufe und Oberstufe verteilt führt zu zwei Stufen von 150 und 630 t Gewicht. Sie würde 42 t zum Mond befördern können - bei einer fast gleichen Startmasse von 1904 t. Mit einer zusätzlichen 69 t schweren Oberstufe mit zwei Vinci Triebwerken wären sogar 50 t möglich.  Nimmt man nun sechs oder acht Booster zum Start und baut vielleicht noch ein sechstes Vulcain in die erste Stufe ein und vergrößert diese noch etwas, dann ist man schnell bei der Nutzlast der Ares V, nur bei geringerer Startmasse. Aber das ist eine andere Baustelle...

Im Aufsatz denn ich aus diesen drei Teilen basteln werde, finden sie dann auch noch die Datenblätter zu den Raketen.

So, inzwischen ist es Sonntag, das Buch im Druck (erstmals auch in den USA, England und Kanada erhältlich). Wie ich gerade festgestellt hat scannt ja Google auch die Books obwohl sie das bestreiten (Für Autoren gibt es eine Seite wo man Ansprüche melden kann und nach der Seite gelten das Buch "Was ist drin" und Band 1 über die europäischen Trägerraketen als nicht gescannt, sie sind es nach Google Books aber).

Sonntag 11.10.2009: eBooks

Passend zu meiner Bemerkung, dass Google Books die beiden letzten Bücher von mir gescannt hat (angeblich ohne vollständige Ansicht, doch ich konnte recht schnell und vollständig durch die Bücher blättern) kam heute auch ein Beitrag im Fernsehen bei "neues". Mal abgesehen, dass ich mich frage, woher Google die Bücher bei weniger als 60 verkauften Exemplaren pro Stück hat (wenn ich nachschaue, ob eine Bibliothek sie hat, bekomme ich immer keine Fundstelle) ist es vielleicht mal an der Zeit das ganze Thema zu besprechen. Es hat ja mehrere Dimensionen. Da ist zum einen mal die Sache mit den Lesegeräten, dann der Zugang und dann die Rechte von Autoren, aber auch Konsumenten.

Fangen wir mal an mit den Lesegeräten. Was ich bisher von den Geräten (Kindle & Co) gelesen habe ist recht positiv. Sie haben ein sauberes Schriftbild, das auch an der Sonne lesbar ist, sie brauchen wenig Strom (keine LCD, sondern "elektronische Tinte, die nur beim Seitenaufbau Strom benötigt und dann wie bei einer Buchseite sich ohne Strom nicht mehr verändert) und man kann seine ganze Bibliothek unterbringen, wenn man das Gerät entsprechend erweitert. Sie müssten nur billiger werden. Ich würde für mich so wahrscheinlich 100 Euro als Grenze ansehen. Derzeit kosten sie noch dreimal so viel.

Die Möglichkeit alle Bücher mitzunehmen, schnell zuzugreifen und im Text zu suchen (haben sie mal in den beiden Bänden von H.O.Ruppe nach etwas gesucht von dem sie wussten, dass es da irgendwo steht?) ist sicherlich verlockend. Ein Großteil meines Arbeitszimmers wird von Büchern belegt. Als ich letztes mal durchzählte waren es über 600 und das ist schon einige Jahre her....

Das nächste ist das Recht eines Autors. An Google books stört mich dass es eben keine eingeschränkte Vorschau ist. Man kann durch meine Bücher ohne Begrenzung blättern. Das sollte so nicht sein. Ansehen ja, aber dann mit einem Mechanismus der eben nur eine gewisse Seitenzahl erlaubt und die IP-Adresse oder das Google Konto mitlogt und nach x Seiten eben nichts mehr zeigt. Ansonsten kann man derzeit als Autor nur darauf spekulieren, dass einem Benutzer die Art, wie man derzeit noch die Bücher lesen kann, abschreckt und sie lieber die Bücher kaufen.

Aber das sind ja auch keine echten ebooks. ebooks sind ja wirklich elektronische Dokumente die man herunterlädt wie MP3's und dann im einfachsten Falle einfach lesen kann. Auf der anderen Seite muss es einen Schutz geben. Ich sehe hier Bücher anders als MP3's Zum einen gibt es einen großen Unterschied in der Verbreitung. MP3 sind ein Massenphänomenen und heute kostet auch jeder Song nur 99 ct. Hinter einem Buch steckt mehr Arbeit und wenn man es im Buchhandelt kauft hat man eher mit zweistelligen Eurobeträgen zu tun. Ich halte die Idee für gut,, dass man die Bücher chiffriert kauft und man beim ersten Lesen auf einem Computer oder einem Lesegerät bei einem Server einen Schlüssel holt um es anzusehen. Zum einen kann man es danach als Konsument lesen, durchsuchen etc. alles was man braucht und wird nur einmal genervt, zum anderen kann man so Raubkopien verhindern, wenn ein Schlüssel z.B. zu oft in kurzer Zeit abgeholt wird.

Der Fehler im System liegt wohl darin, dass es schon bei MP3 es den Fall gab, dass solche Zertifizierungsserver abgeschaltet wurden, weil der Anbieter seinen Vertrieb einstellte. Allerdings gibt es ja heute schon Zertifikate - für SSL und Email. Warum wird also nicht eine herstellerunabhängige Stelle geschaffen, die das überwacht? Dann wäre dieses Problem gelöst.

Für den Konsumenten könnte es einen Vorteil haben - es wird billiger. Wenn ich mir mein aktuelles Buch vornehme, dann gibt es folgende Richtwerte:

Wenn die Druckkosten wegfallen und ein Großteil des Vertriebs über den Buchhandel, so denke ich sollte ein Buch für die Hälfte, eventuell sogar weniger, des Preises der Papierform angeboten werden. Dass würde dann auch für den Autor Vorteile haben, weil dann die Hemmschwelle bei einem Kauf geringer ist und so vielleicht mehr abgesetzt werden.

Leider ist es wie bei anderen Medien - zu viele Leute wollen mitmischen und haben Interesse daran. Wie bei den MP3's bestimmen nicht die Künstler (bzw. Autoren), sondern Verlage. Ich bin zwar mit BOD sehr zufrieden. Aber wie dort e-books gemanaged werden ist schon verbesserungswürdig. Während ich ein Buch in Papierform für 39 Euro veröffentlichen kann, kostet mich ein e-book 199. Euro. Eigentlich sollte die Leistung für weniger Geld als die Papierform zu haben sein.

Ich denke wie bei mir wird wohl der Reader das Hemmnis sein. PDF's auf dem Computer lesen geht, aber ich halte es nicht für komfortabel. Obwohl ich die Texte meiner eigenen Bücher natürlich auch als PDF habe, laufe ich wenn ich schnell was brauche zum Buchregal und hole das Buch raus - das geht schneller, nimmt keinen Platz auf dem Bildschirm ein und man kann es aufgeschlagen neben dem Computer liegen lassen ohne dauernd zwischen Acrobat Reader und Textverarbeitung zu wechseln (woraus man erkennt, dass ich auch nicht alles im Kopf habe - deswegen schreibe ich ja Bücher...., so entstand übrigens auch mal die Website). Wenn das Gerät so billig ist, dass man nicht viel drüber nachdenkt ob es sich lohnt, dann wird sich auch das ebook durchsetzen.

Für Liebhaber von ebooks gibt es aber die Probekapitel der beiden letzten Bücher: Beim letzten über die Titan Trägerraketen und beim vorletzten über die Black Arrow. Sie haben zumindest einen Vorteil gegenüber dem Buch: Da Farbseiten (nicht nur bei BOD) den Preis erheblich erhöhen (eine Farbseite kostet so viel wie drei S/W Seiten) habe ich komplett darauf verzichtet. Aber im Manuskript sind natürlich die Abbildungen in Farbe drin.

Dienstag 13.10.2009: Vermischtes

Heute mal wieder ein Blog ohne spezifisches Thema, so ein "Kessel Buntes". Zum einen fehlt mir derzeit so ein richtig knalliges Thema, dass ich noch nicht aufgegriffen habe, zum andern gibt es einige kleine Dinge die ich ansprechen möchte. Ich habe mir vorgenommen nun mal wieder etwas kürzer mit den Büchern zu treten und pro Woche wieder einen neuen Aufsatz zu schreiben. Angefangen habe ich mit einem weiteren über Ionentriebwerken, diesmal gerade mit den Chancen, die leistungsfähige Solarkonzentratorarrays bieten. Wie ich schon bei einer ersten Rechnung festgestellt habe - Bei 300 W/m² sind praktisch alle Ziele im Sonnensystem innerhalb von 1 Jahr erreichbar und am Horizont sichtbar sind schon Systeme mit 500 W/m². Eine Riesenchance für eine preiswerte Raumfahrt ohne große Trägerrakete - mal sehen ob die Industrie und Weltraumagenturen weiterhin schlafen.

Dann hat Obama den Friedensnobelpreis bekommen. Ich sehe das sehr ambivalent. Zum einen denke ich ist das ein "Post-Bush" Effekt. Ich meine Bush war so ziemlich der mieseste Politiker den man sich denken konnte und wer danach kommt schaut automatisch gut aus. Auf der anderen Seite ist Obama noch nicht einmal ein Jahr im Amt. Er hat vieles angefangen, aber noch nichts wirklich umgesetzt und bei Politikern halte ich es mit der Maxime - "Nach den Taten und nicht den Worten messen". Ich glaube dass das Nobelpreiskomitee die angefangene Politik der Versöhnung belohnen will, aber ich halte es für zu früh, deutlich zu früh. Der Nobelpreis in einem oder zwei Jahren wäre angemessener, zumal Obama ja auch noch ein paar andere Probleme wie eine Wirtschaftskrise hat, die dazu führen können, dass er seine außenpolitischen Aktivitäten vielleicht reduzieren muss.

Dann gibt es Ärger wegen einem Statement von Thilo Szarrin über Integration. Das ganze Thema wird bei uns ja vorwiegend Schwarz/Weiß gesehen. Ich habe vor ein paar Wochen mal Abenteuer Wissen gesehen und da ist mir etwas aufgefallen. Es ging in dem Bericht eigentlich um das garantierte Grundeinkommen, das Namibia mit Unterstützung der deutschen evangelischen Kirche bei einem Dorf ausprobiert hat und dort wurden dann die Dorfbewohner aber auch ein Ladenbesitzer gefragt. Dieser war ist Nachkomme der deutschen Kolonialisten. Nun seit 1918 ist Namibia keine deutsche Kolonie mehr. Der gute Mann sprach fließend Hochdeutsch, ohne Akzent, ohne ins Stocken zu kommen. Nun mag man denken, okay, aber sonst sprechen die Leute dann wohl englisch oder Nambiisch oder was auch immer. Dann kam ein Interview mit einer Dorfbewohnerin, sie hat auf einer "deutschen Farm" sprechen gelernt und voila - auch sie spricht deutsch, grammatikalisch nicht ganz einwandfrei mit kleinem Wortschatz. Das hat sie auf der deutschen Farm gelernt, woraus ich den Schluss ziehe, dass dort deutsch gesprochen wird - drei Generationen nach Ende des Kolonialzeitalters.

Also diese Deutschen haben sich offensichtlich nicht integriert. Das zeigt recht deutlich, dass dies nicht irgendwie erzwungen werden kann. Es wird immer Personengruppen geben die sich integrieren wollen, vielleicht weil Deutschland nun ihr neues Heimatland ist und nicht die Türkei oder das Kosovo und weil die Integration in das System deutliche Vorteile verspricht,. vor allem für die eigenen Kinder die wohl kaum ohne gute Deutschkenntnisse eine höherwertige Ausbildung oder einen akademischen Abschluss erwerben können. Auf der anderen Seite wird es immer welche geben die ihre Traditionen, Lebensstil aber auch ein moralisches Verständnis und einen Rechtskodex pflegen wollen, der nicht mit dem unseren vereinbar ist und manche davon wollen vielleicht wirklich nur ein bequemes Leben.

Doch das wird es in jeder Volksgruppe (auch den Deutschen geben). Vor allem finde ich das jetzt ziemlich polemisch, da die Zeit ja längst vorbei ist, wo Gastarbeiter ins Land geholt wurden um zahlreiche freie Arbeitsstellen zu füllen. Stattdessen sollte man sich überlegen,. was man tun kann um denen zu helfen, die sich integrieren wollen - indem man Deutschkurse, Schulungen oder andere Angebote anbietet die freiwillig besucht werden können und in denen nicht nur die Sprache, sondern vielleicht auch etwas über die Kultur, Geschichte und Soziokulturelle Aspekte vermittelt werden.

Mittwoch 14.10.2009: Die deutsche Astronomie

Im Jahre 1962 gab es eine Gedenkschrift zur Lage der deutschen Astronomie, Darauf wurde verwiesen, dass diese einen beträchtlichen instrumentellen Rückstand gegenüber den Nachbarländern hat, bedingt dadurch, dass sowohl nach dem ersten wie auch zweiten Weltkrieg keine neuen Teleskope mehr gebaut wurden und es wurde vorgeschlagen, zwei (damals) mittelgroße und ein großes Teleskop an einem klimatisch günstigen Standardort zu erichten, dazu noch ein Radioteleskop.

Diese Projekte wurden umgesetzt: Es entstanden zwei 2,2 m Teleskope, eines als Dauerleihgabe an die ESO in la Silla und eines im Calar Alto Forschungszentrum in Spanien. Dort wurde auch das größere - 3,5 m - Teleskop aufgestellt. Das Radioteleskop - das 100 m Teleskop in Eiffelsberg wurde ebenfalls errichtet. Damit hatte Deutschland bis Anfang der achtziger Jahre an die Weltspitze aufgeschlossen.

Doch damit war es dann auch schon. Seitdem wurde nichts neues mehr erreichtet, was insbesondere deswegen von Bedeutung ist, weil die Technologie seitdem rapide Fortschritte machte. Bis Ende der achtziger Jahre wurden Teleskope aus großen, selbstragenden Spiegeln gefertigt. Da der Spiegel aus Glas besteht und Glas nur eine gefrorene Flüssigkeit ist, kann man diese nicht unendlich dünn fertigen, ohne dass sie anfangen sich durchzubiegen oder gar unter dem Eigengewicht zu brechen. Das bedeutet, dass die Dicke des Spiegels bei großen Teleskopen rapide ansteigt und damit das Gewicht der Montierung welche ihn bewegen muss, welche wiederum die Kosten für das Gebäude hoch treibt. Bei klassischen Teleskopen setzte daher lange Zeit das 5 m Teleskop von Mount Palomar (Baujahr: 1948!) die Grenze. Alle folgenden Teleskope wurden kleiner und lagen maximal in der 3-4 m Klasse, wie auch das deutsche Teleskop. Russlands Versuch mit 6 m ein größeres Teleskop zu bauen scheiterte - Der Spiegel verformte sich unter seinem Eigengewicht und die Bildqualität war nur bescheiden.

Doch nach dem Tests mit kleineren Teleskopen zogen Anfang der neunziger Jahre zwei neue Technologien in den Teleskopbau ein. Das eine ist die adaptive Optik. Wenn sich ein Spiegel schon durchbiegt, dann kann diese Wölbung genützt werden um ihn durch viele Aktoren in der Unterseite wieder "in Form" zu bringen - und nicht nur dass, man kann damit auch die Störungen des Bildes durch die Atmosphäre, die sich in einem unscharfen Bild äußern, kompensieren. Das machte zwei Dinge möglich: Erstens das Teleskop wird so preiswerter, weil der Spiegel leichter ist und damit auch die Montierung. Das erste dieser Art, das ESO NTT Teleskop kostete nur die Hälfte eines konventionellen 3,5 m Teleskops.

Das zweite ist, dass so viel größere Teleskope möglich sind, weil die Spiegel nun äußerst dünn und nicht mehr selbsttragend sind. So entstanden z.B. die vier 8,2 m Spiegel des VLT der ESO.

Die zweite Technologie ist die von segmentierten Spiegeln. Anstatt einem Großen besteht der Spiegel aus vielen kleinen Elementen von typischerweise 1-1,6 m Größe. Als diese bei dem 10 m Keck Teleskop in Hawaii eingeführt wurde, war man äußerst skeptisch, doch sie hat sich bewährt und die nun projektierten Teleskope setzen alle diese Technologie ein:

In der 8-10 m Klasse, der heutigen Generation haben nun nicht nur die USA und die ESO als die beiden "Großnationen" in der optischen Astronomie Teleskope, sondern inzwischen auch Nationen ohne eine astronomische Tradition wie sie Deutschland bis ins 15.te Jahrhundert vorweisen kann:

Mit den neuen Teleskopen wird Deutschland zum Astronomie Entwicklungsland. Ein Land in dem Kopernikus und Kepler das moderne heliozentrische Weltbild formten. William Herschel und Galle Uranus und Neptun entdeckten, Einstein die Relativitätstheorie entdeckte und Bethe/Weizäcker die Kernfusion der Sonne aufklärten. Zeit dies zu ändern. Ist es ein Zufall dass der Bau der eigenen Teleskope in die gleiche Zeit fiel, als Deutschland auch anspruchsvolle unbemannte Weltraummissionen plante und durchführte (Helios 1+2, Rosat)? Auch hier ist seitdem ein Rückgang der nationalen astronomischen Missionen auf Null feststellbar.

Dabei sind optische Teleskope finanzierbar, die sind im Vergleich zu einem Satelliten billig und finanzierbar. Sie sind langlebig und können bei Modernisierung der Instrumente über Jahrzehnte hinweg betrieben werden. Das Mount Wilson Teleskop aus dem Jahre 1924 kann heute noch betreiben werden (es wird durch die Lichtverschmutzung der Atmosphäre beeinträchtigt, doch die Optik ist noch in Ordnung). Hier ein Zahlenbeispiel: Im Jahre 2002 (neuere Daten habe ich leider nicht) betrug der Jahresetat der DLR 1,8 Milliarden Euro. Würden 10 % dieser Mittel zusätzlich für die Astronomie bereit gestellt, so würde dies ausreichen ein Teleskop wie das Gran Telescopio Canarias zu finanzieren. Dessen Baukosten betrug 130 Millionen Euro. Ein Programm das 2 % des DLR Etats (die damit so alle 2-3 Jahre einen Satelliten startet) für neue Teleskope aufwendet, dies über 10 Jahre, würde rund 360 Millionen Euro ausmachen. Das wäre genug für zwei dieser 10 m Instrumente und ein kleineres der 8 m Klasse. Damit hätte Deutschland wieder zur Weltspitze aufgeschlossen.

Selbst ein Teleskop wie das ESO Projekt wäre von Deutschland finanzierbar - 120 Millionen Euro über 8 Jahre und es würde stehen. Geld genug ist auch da, dazu muss man nicht mal das übliche Argument "Der Verteidigungshaushalt ist so hoch..." bemühen. Auch die DLR hat genug Geld und sucht nach Möglichkeiten dieses zum Fenster raus zu werfen. So konnte die ESA sich bei der letzten Ministerratssitzung nicht für die Weiterentwicklung des ATV erwärmen,. da war Deutschland bereit für eine Studie 21 Millionen Euro zu zahlen. Eine Studie - mehr ist es nicht. Dabei eines die weitgehend überflüssig ist, denn vor 2016 würde kein weiterentwickeltes ATV starten, also dann wenn entweder die ISS im Pazifik versenkt ist oder die Orion Kapsel zur Verfügung steht. In beiden Fällen ist es überflüssig. Für 21 Millionen Euro bekommt man übrigens ein Teleskop der 4 m Klasse, mehr als wir heute haben. So versickert das Geld aber in einem multinationalen Konzern.


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