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Web Log Teil 176 : 14.7.2010-20.7.2010

Mittwoch den 14.7.2010: Kurzweiliges von Raumschiff Enterprise

Ich habe mir in den letzten Tagen die in den letzten Monaten ausgestrahlten Folgen von Raumschiff Enterprise, also der Originalserie. Nach 40 Jahren hat sie einen eigenen Charm, vor allem weil vieles so billig aussieht: Die Pappmaché Dekoration, die Effekte, die Instrumente.

Als Softwareingenieur staune ich z.B. über die dauernden Geräusche bei jeder Aktion, egal ob Tricorder, Tür oder Knopf immer erklingt ein manchmal cooler, manchmal nerviger Sound. Okay in einer Fernsehserie vertretbar, aber wenn es ein echtes Raumschiff wäre, dann würde das die Besatzung nach spätestens einem Tag nerven.

Ich unterrichte ja auch Studenten in der Programmierung und das erste was die machen, wenn sie grafische Oberflächen kennenlernen, ist sie bunt einzufärben. Total unergonomisch. Aber es muss ja individuell sein. Aus gutem Grund bringe ich ihnen nicht bei, wie man jeden Tastendruck mit einem Geräusch unterlegt, sonst würde es dauernd piepen und tuten. (Vielleicht sollte ich mal zur Abwechslung eine Abwendung programmieren die bei jedem Tastendruck einen Vuvuzela Sound abspielt).

Star Trek zeigt ja ganz deutlich wie die dargestellte Technologie die im 22.sten Jahrhundert spielt doch nur eine Projektion der damaligen ist. Also Anzeigen in der "Original Series" sind bunt leuchtende Knöpfe oder wirbelnde Muster auf einem Schirm. Computer können sprechen und einen verstehen, aber menschliche Sprecher müssen das mit abgehackter Stimme erledigen. Sprachsynthesizer kamen erst 10 Jahre später auf.

(In der nächsten Serie dominieren dann grafische Diagramme, Touchscreens und Tastaturen und Textdisplays - also die Technologie Ende der achtziger. Computer können nun nicht mehr sprechen und nicht einen nicht mehr verstehen - was nach meinen Erfahrungen doch ein Riesenfortschritt gegenüber Tastatureingaben wäre). Ich finde es erstaunlich das es Leute gibt die an die Technologie von Star Trek glauben obwohl neben den physikalischen Grenzen ja vieles nur Technik von heute ist. Noch lustiger ist, das in Next Generation Warp 10 als maximale Geschwindigkeit angegeben wird (gleichzeitig überall im Universum) und in einer Original Folge ein Gegner schon Warp 15 geflogen ist. Soviel mal zur Logik der Serie....

Aber ich bin auch auf aktuelle Gedanken gekommen. So bei der Folge "Das Paralelluniversum". Die Story: Kirk, Pille, Scotty und Uhura werden durch einen Ionensturm gebeamt und landen auf einer Enterprise in einem Paralelluniversum. Dort regieren Brutalität und Rücksichtslosigkeit. Hmmm. Paralelluniversum.... Gab es nicht diese pyhsikalische Theorie wonach es unendlich viele Paralelluniversen gibt. Viele ohne Erde, viele ohne Bernd Leitenberger, aber manche mit. In einem ist es Softwareingenieur, im anderen ein Obdachloser und in einem dritten Filmstar... Also so in der Art. Wenn Personen nun aus einem Universum ins andere übertreten können und so ausgetauscht werden, dann erklärt das vieles. So das merkwürdige Verhalten unserer Regierung seit sie gewählt wurde.

Fähige Politiker wurden durch Doppelgänger aus dem Paralleuniversum ersetzt die völlig andere Vorstellungen von einfachen Begriffen haben, so z.B. dem Begriff "Sparen". Ich verstehe davon das zurücklegen von Geld das ich frei verfügbar habe. Diese Doppelgänger dagegen weniger Schulden zu machen. Oder dem begriff "Steuer senken". Das steht ja für zusätzliche Abgaben. Ich verstehe dagegen geringe Steuern. Oder den Begriff "Rückzug" z.B. auf Afghanistan. Das steht z.B. für 2 weitere Jahre dort verbleiben.

Nun könnte man meinen, das unsere Politiker inkompetent sind oder Lügner oder dämlich. Aber das wären doch harte Anschuldigungen. Viel einfacher kann die Regierungsleistung durch einen Austausch der Führungspersönlichkeiten durch Doppelgänger aus einem Paralleluniversum. Wahrscheinlich um Deutschland in den wirtschaftlichen Ruin zu treiben. Haben nicht die Amis so ein geheimes Forschungsgebiet wo sie auch Teleportation erforscht haben?

Was gibt es sonst noch neues? Ich stelle fest, dass obwohl seit 6 Monaten nicht mehr lieferbar, jemand eine Kritik zur ersten Auflage des Gemini Buches verfasst hat. Da hat sich jemand viel Zeit gelassen. Ich selbst arbeite bei Skylab auf niedrigem Niveau weiter, mehr Arbeit stecke ich in die zweite Auflage des Raketenlexikons 1 (US Träger). Das nun schon über 500 Seiten stark ist. Ich denke es wird das ultimative Nachschlagewerk werden. Also ich bin von mir selbst begeistert. Sie wird aber erst erscheinen, wenn die erste Auflage die Grenze von 100 Exemplaren, ab der es von der VG Wort Geld gibt überschritten hat. Da fehlen noch 22 Stück dazu.

Donnerstag 15.7.2010: Wunschkinder ohne Mann?

Um dieses Thema ging es bei 37° am Dienstag. Es ging um Frauen die ein Kind ohne Mann haben wollen. Das geht dann über Samenbanken und ist nicht ganz billig: 560 Euro kostet eine "Besamung" (das hieß anders, ist aber im Prinzip dasselbe wie bei den Kühen) also das Einspritzen des Samens mit einer Kanüle in die Gebärmutter. Dabei klappt es nicht beim ersten Mal. Eine Frau wurde erst beim vierten Mal schwanger, eine andere hatte schon 4.500 Euro dafür ausgegeben.

Die Samenspender werden übrigens davon nicht reich. Die bekommen pro Spende nur 60 Euro. Trotzdem ist es nicht anzuraten einen Bekannten nach einer Samenspende zu fragen - denn nach deutschem Recht kann er danach auf Unterhaltszahlungen verklagt werden. Selbst wenn nicht, dann könnte irgendwann mal ein Teenager vor der Tür stehen und sagen "Hallo ich bin deine Tochter(Sohn". Die Gefahr besteht auch bei nicht anonymen Spendern die es auch gibt - ob sich das Risiko für mehr Geld bei der Samenspende lohnt?

Aber das nur mal zum männlichen Part. Im Film ging es ja nur um die Frauen und die haben mich erschreckt. Also ich kann mir vorstellen, dass dies für ein homosexuelles Paar der einzige Weg ist, der gangbar ist. doch von den drei Frauen war nur eine in einer solchen Beziehung. Die zweite war Geschäftsfrau, bis sie 42 wurde und dann plötzlich auf die Idee kam eine Familie zu gründen.  Nur findet sich nun eben kein Partner mehr und die biologische Uhr tickt lauter.

Die dritte hatte schon ein Kind aus einer Affäre und will Kinder - egal ob sie einen Partner hat oder nicht. Sie überlegte dann auch ob sie nicht jemanden "abschleppen" sollte weil sie noch ein Kind haben will. Fand das aber ungerecht nur mit jemanden zu schlafen weil sie schwanger werden will. Komisch die meisten Männer haben da nie solche Skrupel, nur wollen die wahrscheinlich nicht dass die Frau schwanger wird.

Die Geschäftsfrau meinte zu den nichtanonymen Spendern, also denen bei denen man später feststellen kann wer der Vater ist, dass dies wie Blutspenden sei und sie das toll fände. Aber das wäre ja auch das Wesen der Männer, ihren Samen zu verteilen.... Ein komisches Weltbild haben diese Frauen. Erschreckend ist aber wie wenig sie an die Kinder denken. Es dreht sich nur um ihr Leben in dem etwas zu fehlen scheint. Bei der Geschäftsfrau scheint sogar das Kind nur ein Accessoire zu sein, denn nach 6 Monaten geht sie wieder ins Geschäft und das Kind zu einer Tagesmutter.

Ich will nicht mit dem Klischee herkommen, dass ein Kind einen Vater braucht. Bei manchen Familien geht es ohne Vater besser, aber bei den meisten eben nicht. Aber von vorneherein zu sagen ich will keinen Mann aber ein Kind und es alleine aufziehen klingt für mich sehr egoistisch. Vor allem was sagt man dem Kind, wenn es mal wissen will wer sein Vater ist? "Ein dänischer Student im Alter zwischen 20 und 30" (wegen der Unterhaltsproblematik und dem Auskunftsanspruch gibt es solche Einrichtungen nicht in Deutschland). Ich finde das muss das Kind doch ziemlich kränken, ist aber fast noch besser als die nichtanonyme Spende, wo dann tatsächlich die Kinder irgendwann mal vor der Haustür stehen können und dem erstaunten Papa die frohe Botschaft verkünden können....

Freitag 16.7.2010: Die Sache mit den Orbits....

Kürzlich bekam ich von Martin M. eine Mail, in der ich gefragt wurde, warum nicht einfach die Ariane 5 Forschungssatellitentransportiert um die Nutzlast maximal auszunutzen. Da ich diese Frage öfters gestellt bekomme, mal hier eine Erklärung warum das nicht geht.

Zuerst mal die technische. Ariane 5 kann auf zweierlei Weise Nutzlasten befördern. Zum einen über die Doppelstartvorrichtung Sylda und zum zweiten kleine Nutzlasten (derzeit maximal 300 kg) mit dem Sekundärnutzlastring ASAP. Dieser sitzt zwischen VEB und erstem Satellit. Die Größe ist daher begrenzt bei Sekundärnutzlasten.

In beiden Fällen geht es mit der derzeitigen Brot- und Butterstufe ESC-A nicht, Satelliten auf verschiedenen Bahnen auszusetzen. Denn diese ist nicht wiederzündbar. Um eine Kollision zu vermeiden, muss aber die Stufe abgeschaltet werden, dann der Deckel der Sylda geöffnet und dann der Satellit mit Feder herausgedrückt werden. Wenn die Stufe noch arbeiten würde, dann wäre eine Kollision vorprogrammiert, denn die Abtrennungsgeschwindigkeit ist gering. Das gleiche gilt auch bei Sekundärnutzlasten, die als letztes abgesetzt werden.

Das ist Problem Nummer 1. Mit der EPS Oberstufe oder der ESC-B wäre das kein Problem. Das Problem ist aber prinzipiell ein völlig anderes. Es sind die Bahnen.

Die Starts in den GTO Orbit haben bei Ariane 5 einen erdnächsten Punkt von 200 km, einen erdfernsten von 35.800 km und eine Bahnneigung von 2-7 Grad. (Ist die Nutzlast leichter als die Maximalnutzlast, so wird die Bahnneigung reduziert, da die spätere Endbahn eine Neigung von 0 Grad aufweisen soll).

Die Forschungssatelliten der ESA, aber auch der meisten anderen Nationen haben dagegen üblicherweise einen sonnensynchronen Orbit (SSO). Das ist ein Orbit mit einer Bahnhöhe von 600-800 km (manchmal auch höher) und einer Bahnneigung von etwas über 90 Grad, typisch 98-103 Grad. Ein solcher Orbit hat mehrere Vorteile: Er dreht sich genauso in der Bahnebene nach hinten, wie die Erde sich durch ihre Rotation um die Sonne nach vorne bewegt. Einmal an der Tag/Nachgrenze positioniert, hat der Satellit dauernd seine Solarzellen von der Sonne beschienen, was die Batterien schont und er überquert ein Gebiet auf der Erde immer zur gleichen lokalen Tageszeit, d.h. bei gleichem Schattenstand, wodurch Bilder mit verschiedenen Aufnahmedaten vergleichbar sind.

Das Problem ist nur: Würde man von Außen auf die Bahnen schauen, so verläuft der GRTO Orbit über dem Äquator und der SSO Orbit über den Nordpol. Da liegt ein Winkel von 90 Grad dazwischen und das ist das Problem. Man kann nicht einfach mal in einem Orbit den Winkel zur Bahnebene um 90 Grad drehen. Dafür hat keine Stufe der Welt genug Energie. Das klappte schon nicht bei der Columbia (als sie verglühte, gab es einige "Weltraumexperten" die allen ernstes vorschlugen, die Besatzung hätte sich auf die ISS retten können - nur lag zwischen der Bahnebene von Columbia und der ISS ein Winkel von 15 Grad). Man kann es berechnen nach:

Ed= 2 * sin (Winkleldifferenz/2)* E

Wobei Ed die aufzuwendende Differenzenergie und E die kinetische Energie in der Bahn ist. Bei einer Geschwindigkeit von rund 8 km/s in einer erdnahen Bahn muss pro Kilogramm so also bei einem 90 Grad Turn schon mal 44,8 MJ pro Kilogramm aufgewendet werden (oder 141 % der Ursprungsenergie). Das ist aber nichts das auf den Himmel beschränkt wäre - wer Lust hat kann ja mal auf einem leeren Gelände bei verschiedenen Geschwindigkeiten einfach mal das Lenkrad des Autos herumreißen und sehen was passiert....

Damit ist die Frage eigentlich beantwortet: Um von einer GTO Bahn (oder einer Bahn in Äquatornähe aber niedrigerem erdfernsten Punkt) in eine SSO Bahn zu kommen benötigt man mehr Energie als nötig wäre von der Erdoberfläche direkt in die SSO Bahn zu gelangen.

Der obige Zusammenhang ist übrigens auch der Grund, warum die geostationären Satelliten die verbleibende Bahnneigung im Apogäum abbauen - dort sind sie am langsamsten (typischerweise 1,5 km/s) und brauchen so am wenigsten Treibstoff. Er ist auch der Grund für den enormen Nutzlastgewinn der Sojus beim Start von Kourou aus (7 Grad anstatt 52 Grad Bahnneigung). Er ist auch der Grund warum die Breeze-M Oberstufe bei der Proton zahlreiche Bahnmanöver durchführt um einen energetisch gleichwertigen Orbit zu erhalten (sonst benötigen die Satelliten sehr viel Treibstoff um die Bahnneigung abzubauen). Alternativ kann man (so Usus beim Cape) einen supersynchronen Orbit anstreben. Das ist ein Orbit mit einem Apogäum höher als beim GTO, z.B. in 60.000 km Entfernung. Dort angekommen ist der Satellit noch langsamer als beim GTO Orbit, dann wird die Inklination reduziert und zuletzt durch ein drittes Manöver das Apogäum wieder abgesenkt (das kann mit dem Anheben des Perigäums kombiniert werden).

Sonntag 18.10.2010: Alptraumcomputer

Die letzten Tage habe ich viel zu tun gehabt: Mein Bruder hat (wieder mal) einen virenverseuchten Computer. Da diesmal der Scanner bei zahlreichen Systemdateien darunter userinit.exe ein Trojanisches Pferd anmahnte, und er berichtete das "jemand anders ins Internet gegangen ist" war wohl Neuninstallation angesagt. Bis dann alle Dokumente aus dem alten Windows kopiert, alle Anwendungen installiert und Einstellungen gemacht waren, vergingen dann fast zwei Tage. Vor allem dank der Krücke die er für 399 Euro (mit Monitor, Preis 2005) gekauft hat - ellenlangsam. Alleine zwei Stunden vergingen, bis ich eine ausgemusterte 160 GB Platte von mir eingebaut hatte, weil das Gehäuse so beengt war, dass ich um eine neue Festplatte einbauen zu können erst mal alle Laufwerke und Kabel vorher ausbauen musste.

Das ist nicht das erste Malm, dass ich den Computer meines Bruders bei mir hatte oder bei einfacheren Fällen zu ihm kommen muss. Einmal pro Jahr ist das immer der Fall. Meistens wegen eingefangener Viren. Ich habe (ungelogen) noch keine Virenbefall auf meinem Rechner seit ich Internet nutze, also seit 13 Jahren. Einige Male pro Jahr gibt es eine Warnung wegen Virensignaturen in Dateien im Browsercache, aber eben keine Infektion. Aber ich besuche auch nicht gewisse Webseiten. Mein Bruder ist da ja nicht der einzige. Das Notebook seiner Freundin, dass ich letztes Jahr auf dem Tisch hatte (weil es nicht mehr sauber bootete) habe ich nach dem Prüfen von Festplatte, Partitionen und MBR auch mal von einem Virenscanner untersuchen lassen: Ergebnis rund 30 befallene Dateien mit drei unterschiedlichen Viren. Dabei sagte sie mir schon dass mein Bruder Webseiten besuchte die Viren enthalten. Komisch, woher kamen dann die auf ihrem Rechner?

Was ich nicht mehr hören kann ist die Ausrede "Ich habe ja nichts gemacht". Letztes Mal habe ich meine hellseherischen Fähigkeiten bewiesen, indem ich meinem Bruder auf den Kopf zugesagt habe welche Seiten er vorher besucht hat (durch Konsultieren von "Verlauf"). Dieses Mal habe ich Nagel mit Köpfen gemacht: Mein Bruder ist auf seinem eigenen Rechner nur noch Benutzer. Bisher bin ich davon zurückgeschreckt, weil ich dann wahrscheinlich wegen jedem Programm dort hinlaufen muss um es zu installieren. Auf der anderen Seite war das Autostartmenü so vollgemüllt mit Extensions und Programmen die er (angeblich) nicht installiert hat. Dazu fanden sich noch Rückstände von Programmen die seine Freundin installiert hat als sie aus Brasilien da war (leicht zu erkennen an den portugiesischen Beschreibungen), dass es wohl anders nicht geht.

Bei meinem Bruder wünsche ich mir manchmal das es so was wie einen "Computerführerschein" gibt. Also nicht jeder Trottel einen Computer kaufen und benutzen kann. Es sollte einen Kurs oder eine Einführung geben. Das würde mir eine Menge Arbeit ersparen. Es sind ja nicht nur die Viren. Beim persönlichen Email Konto kommen täglich über 100 SPAM Mails an, weil er so doof ist bei jeder Frage, wo man eine Emailadresse angeben muss, das persönliche Konto angibt. (Selbst sich ein zweites Mailkonto kann er sich offensichtlich nicht anlegen) Und wie werden die gelöscht? Auf eine Mail klicken und dann auf den Button mit dem "x". Auf meine Anmerkung: "Du kannst mit der Shift Taste mehrere Dateien markieren kam dann die Antwort "Ich will ja nicht alle löschen".

Ich meine das ist ja nichts neues. Das Markieren mit SHIFT und CRTL ist ja nun ein Systemelement von Windows. Ich staune immer wieder über Leute die seit Jahren Computer benutzen und die häufigsten Befehle noch über die Maus oder Kontextmenüs ausführen. Bei meinen Studenten stelle ich z.B. fest, das Ausschneiden und Kopieren über die Kontextmenüs oder Menüs durchgeführt werden, anstatt mit STRG-X und STRG-V. Dabei kann ich voraussetzen dass dank Skype, Facebook und studiVZ sie sicher seit der frühen Pubertät einen Computer benutzen.

Ich hoffe für den nächsten Computer meines Bruders gibt es noch Windows XP. Für User, die so naiv sind, dass sie ihre Mailadresse überall zum Registrieren angeben, nützt auch die Sicherheitsabfage von Windows 7 nichts - die wird dann eben dauernd abgenickt. Oder ich schaue mal ob man bei Windows 7 auch ein reines Benutzerkonto anlegen kann das niemals in den Genuss von Administratorprivilegien kommen kann.

Ich denke richtig lustig wird es dann werden, wenn er mal mit Online Banking beginnt....

Montag 19.1.2010: Schlechtes Fernsehen - zum wiederholten Male

Derzeit leide ich unter der Küchenschlacht und Reich und Schön. Zur Erklärung: Die Sendungen laufen zur Mittagszeit. Wenn ich also für mich und meine mittlerweile 85 Jahre alte Mutter koche und zum Essen rufe, dann darf das nicht vor 12 Uhr fertig sein, sonst könnte man ja was verpassen. Wenn sie mal dran ist, dann ist zu hoffen, dass sie nicht den letzten Nachmittag weg war, weil sie sonst die Wiederholung der Nachmittags Telenovela ansehen muss was den Essenszeitpunkt auf 12:30 bis 13:00 verlegt.

Mal abgesehen dass in den Sendungen immer das gleiche kommt - nie würde ich mich auf eine Sendung einlassen, die ich täglich anschauen muss (ja ich schaue nicht mal die Nachrichten täglich an). Wehe ich erwähne das das alles Schrott ist und ein weiches Steak besser als eines mit einer sohlenartigen Konsistenz vom ewigen warmhalten... Aber dann diese... Vor allem diese Kochshows. Danach kommen irgendwelche Ratschläge meiner Mutter wie ich kochen soll (Das Fleisch nicht mehr in der Pfanne sondern im Backofen bei 80°...). Meine Mutter ändert nie was, wehe ich komme mal auf die Idee andere italienische Nudeln als Spagetti zu kochen - "Die kannst Du ja mal alleine essen". Aber Kochshows gucken....

Das ist aber so ein typisches Beispiel für Trends: Ist ein Sender mit einem Format erfolgreich wird es sofort kopiert. Nun schwappt die Kochwelle über uns. Auch noch am Schwappen ist die Talentwelle.... Bei den Privaten auch die CSI Welle und bei den öffentlich-rechtlichen ist es erst seit dem "letzten Zeugen" so, dass der Gerichtsmediziner überhaupt in einem Krimi vorkommt (in dem Hannoveraner Tatort sogar die Hauptrolle hat). Das ist dann die öfr Version von CSI.

Dann gibt es noch so Billigfernsehwellen wie Zoofernsehen auf öffentlich rechtlichen, Doku-Soaps von Asozialen auf den Privaten. Das ist ja nichts neues. Schon in den achtziger Jahren gab es erst die Welle mit Ärzten (ausgelöst von der Schwarzwaldklinik) und dann mit den Pfarrern ("Oh Gott Herr Pfarrer"). Aber da waren es noch einige Serien die mal in der Woche liefen und nach 20-30 Sendungen war Schluss. Nun gibt es das ganze hinten und Vorne. Täglich und auf allen Sendern.

Wie war es eigentlich von 20-30 Jahren möglich gutes Fernsehen zu produzieren? Gabs mehr Geld, weniger Kanäle oder mehr Zeit (Gerne vergessen: Als ich klein war ging das Programm so um 14:00 los und endete um 24:00. Später wurde dann das Mittagsfernsehen eingeführt und zu Olympia 1988 probeweise das Frühstücksfernsehen - weil alle Sportwettbewerbe nachts begannen und mittags zuende waren. Danach hat man sukzessive auch noch die Nacht gefüllt. Braucht man soviel Fernsehen. Oder tut es auch weniger, dafür besseres?

Mir ist da ein Pausenfüller in den Sinn gekommen. Ja früher in der grauen Fernsehvorzeit gab es noch Pausen zwischen den Sendungen. Fragen sie mich nicht warum, aber damals gab es so kurze Pausenfilmchen. Und da ist mir einer hängen geblieben. Einer der ich finde um einiges besser ist als 50% des heutigen regulären Programmes. Aber sehen sie selbst:

Montag den 19.7.2010: NEO (Near Earth Observation)

LutetiaDie Erforschung von Asteroiden ist wie bei Kometen nicht ganz einfach. Die meisten davon befinden sich zwischen Mars und Jupiter. Bislang gab es zwei Möglichkeiten sie zu untersuchen. Das eine waren Stippvisiten durch Raumfahrzeuge ins äußere Sonnensystem, bei denen man die Bahn so abänderte, dass sie einen Asteroiden passieren konnten. Das waren bei Galileo die Asteroiden Gaspra und Ida. Bei NEAR war es Mathilda und bei Rosetta waren es Steins und Lutetia. Cassini und New Horizons kamen keinem Asteroiden nahe. Eine solche Stippvisite ist das was das Wort sagt: eine kurze Erkundung. Auf der einen Seite ist der Aufwand gering. Es kostet etwas Treibstoff, um die Bahn an den Asteroiden heranzuführen und später wieder die optimale Bahn zu erreichen. Auf der anderen Seite ist selbst bei einer nahen Passage (die meist nicht möglich ist, weil die Bahndaten zu ungenau bekannt sind) das Objekt nur kurzzeitig bildfüllend. Als Beispiel mag hier der Vorbeiflug von Rosetta an Lutetia sein, die ja immerhin schon über 100 km groß ist und damit einer der größeren Brocken. Die Sonde passierte den Himmelskörper in 3.200 km Entfernung wobei er bei nächster Annäherung knapp bildfüllend war. Bei einer Geschwindigkeit von 15 km/s relativ zu Lutetia ist aber die Distanz von 3.200 km in 213 s durchflogen. Also dreieinhalb Minuten früher war der Planetoid nur halb so groß von der Raumsonde aus gesehen.

So ein Vorgehen lohnt sich also nur als "Zusatzgoodie". Die zweite Möglichkeit ist es in einen Orbit einzuschwenken. Doch da die Asteroiden sich in größerer Entfernung von der Erde befinden und klein sind benötigt man viel Energie um dorthin zu gelangen. Entweder durch mehrfache Erd-Swingbys oder durch einen Ionenantrieb. So durch NEAR oder Dawn. Das dauert dann lange, dafür kann aus dem Orbit eine viel intensivere Untersuchung stattfinden. Allerdings waren hier die instrumentellen Möglichkeiten von NEAR wie auch die von Dawn nicht mit denen der größeren Raumsonden vergleichbar.

Ich will eine dritte Möglichkeit aufzeigen. Eine die preiswert ist und trotzdem schnell geht: Der Besuch von Erdkreuzern (NEO: Near Earth Object). Das sind Planetoiden welche die Bahn der Erde kreuzen. Es gibt einige bekannte von etwa 1 km Durchmesser und größer und jedes Jahr werden zahlreiche kleinere mit wenigen Hundert Meter Durchmesser entdeckt. Sie sind zwar relativ klein, aber schnell erreichbar. Jedes Jahr passieren Dutzende die Erde in einer Distanz unter 0,1 AE (15 Millionen km) ab der sie gelistet werden. Alleine dieses Jahr stehen noch zwei Vorbeiflüge mit 0.015 AE Minimaldistanz (2,25 Millionen km) an.

Meine Idee: Eine sehr einfache Raumsonde zu starten, wenn sich ein Objekt nähert. Damit dies schnell möglich ist sollte sie Orbit geparkt werden. Dort muss sie dann nur noch einen eigenen Antrieb zünden. Die Passagedistanz ist dann gering und die Missionsdauer ebenfalls. Das begrenzt die Kosten. Um eine billige Raumsonde zu bekommen sollte sie daher preiswert sein. Meine Idee: Man benutzt eine schon entwickelte Technologie wie die Proba-2 Sonde der ESA. Sie kostete 18 Millionen Euro, ist dreiachsenstabilisiert und wiegt nur 130 kg. Sie bietet daher fast alle Vorrausetzungen für eine Raumsonde. Was sie noch braucht, ist eine Kommunikationsausrüstung die auf interplanetare Distanzen funktioniert. Bei den Abmessungen der Sonde (0,6 x 0,7 x 0,85 m) könnte das eine 0,6 m große Parabolantenne sein. Mit einem 10 Watt Sender ist bei 0,2 AE Entfernung noch eine Datenrate von 300 KBit möglich und bei 0,1 AE eine von 1,2 MBit/s (basierend auf den Venus Express Daten). Das ist ausreichend für die Übertragung der Daten.

Bei der kleinen Sonde sollte die instrumentelle Ausrüstung auf das wesentlichste begrenzt sein. Ich schlage eine Kombinationsinstrument vor: Ein Teleskop mit 25 cm Öffmnung und einem Strahlenteiler oder zwei parallel im Sichtfeld angeordneten Detektoren: Ein CCD Chip von 2048² Pixeln und ein Vis/IR Spektrometer. Ein 480 x 640 Pixel HgCdTe CCD Array erlaubt es ein Spektrum von 480 Pixeln Breite mit 640 Messungen zu erstellen. (im Bereich von 0,8 bis 5 µm). Die Kamera könnte sechs Filter (Rot, Grün, Balu, Klar, Nahes Infrarot 1ü2) einsetzen. Das eingesparte Gewicht kann genutzt werden, ein größeres Teleskop einzusetzen. Ein 25 cm Instrument wäre angemessen. Es würde bei der Kamera eine Auflösung von 1 m aus 400 km Entfernung liefern. Ein 1 km großes Objekt wäre in 200 km Entfernung bildfüllend. Bei größeren Instrumenten steigt zwar ie Auflösung an, aber auch das Gewicht: doppelte Öffnung = sechsfaches Gewicht.

Ein wesentlicher Punkt ist die Datenverarbeitung: Lange Zeit ist der Asteroid kleiner als das Gesichtsfeld. Doch selbst bei einem nahen Vorbeiflug wird bei einer Relativgeschwindigkeit von typischerweise 10 km/s lediglich 20 s vor erreichen der nächsten Distanz das Objekt bildfüllend, wenn es 1 km groß ist. Daher müssen die Daten am Schluss sehr schnell gewonnen werden und am Anfang müssen größere Datenmengen weggelassen werden, da sie nur Schwarze Flächen zeigen. Letzteres kann recht elegant durch die JPEG Komprimierung gelöst werden. Das erste wird erreicht durch einen Datenpuffer. 16 GB normales DDR-RAM, eine Menge die heute schon in einigen PC's steckt würde bei 16 Bit Farbtiefe pro Bild ausreichen für 2000 Bilder. Bei einer Framerate von 25/s also für 80 s Betriebszeit. Als Massenspeicher könnte eine Solid State Disk (SSD) mit 256 GByte Größe eingesetzt werden.

Mit 20 Kilogrammzusatzgewicht für die Instrumente und 10 kg für die Antenne und Datenspeicher/Sender/Empfänger würde die Raumsonde 160 kg wiegen.

Doch erst mal muss die Raumsonde zum Objekt kommen. Wie schnell sie es erreicht hängt von der Restgeschwindigkeit nach Verlassen der Erde ab. Diese ist berechenbar nach

Vr = √(V²-Vflucht²). Oder als Zahlenbeispiel:

Vr = √(12²-11²)

Vr = 4,8 km/s

Startet eine Raumsonde von der Erde aus mit 12 km/s so hat es bei einer Fluchtgeschwindigkeit von 11 km/s (typisch für einen sehr nahen Erdorbit) nach Verlassen der Erde eine Geschwindigkeit von 4,8 km/s. Bei 11,5 km/s sind es schon 3,3 km/s. Je höher diese Geschwindigkeit ist, desto schneller ist ein Objekt erreichbar wenn die Zeit drängt. Eine Geschwindigkeit von 11.5 - 12 km/s wäre wünschenswert. Weniger spart kaum Treibstoff ein, reduziert die Geschwindigkeit aber deutlich. Mehr bringt zwar mehr Geschwindigkeit, aber die Nutzlast sinkt stark ab. Mindestens die Fluchtgeschwindigkeit muss allerdings erreicht werden.

Das leitet uns zum Start über. Es gibt zwei Möglichkeiten für eine ESA Sonde: Start mit der Vega als zweite Nutzlast (neben einem Hauptsatelliten) - ungefähr 750 kg in einen 700 km hohen SSO Orbit (andere Bahnen wären wegen der höheren Nutzlast zu bevorzugen, doch wird sich da wohl kaum ein Partner finden). Das zweite wäre eine Sekundärnutzlast auf einer Ariane 5. Dann ist das Volumen auf 1,50 x 1,50 x 0,71 cm Größe begrenzt. Doch das ist kompatibel zu der Raumsonde, die bei günstiger Platzierung der Sendeantenne maximal 0,60 m hoch ist. Eine stärkere Begrenzung ist das maximale Gewicht von 300 kg.

Bei einem Masseverhältnis von 5:1 beim Antrieb, einem spezifischen Impuls von 3188 m/s (übernommen vom EAM-500 Motor) würde eine anfangs 300 kg schwere Sonde mit einem MMH/NTO Antrieb um 1480 m/s beschleunigt, d.h. bei einem Standard GTO Orbit auf rund 11.700 m/s. Eine Distanz von 0,1 AE würde eine Sonde dann innerhalb von 44 Tagen erreichen. (Antrieb: 140 kg / 28 kg).

Beim Start von einem polaren sonnensynchronen Orbit aus reicht eine Antrieb auf Basis eines Satellitenmotors nicht aus. Zum einen weist er eine schlechtes Voll/Leermasse Verhältnis auf. Zum anderen ist der Schub gering. Daher wäre hier eine  feste Oberstufe ergänzt um einen kleinen Antrieb mit lagerfähigem Treibstoff anzuraten. Dieser dient für die Feinkorrekturen. Wenn die Feststoffoberstufe die Fluchtgeschwindigkeit (10.670 m/s bei einer 700 km hohen Bahn) erreicht und der lagerfähige Treibstoff den Rest, der fehlt für eine Geschwindigkeit von 4 km/s im Unendlichen, so errechnet sich folgende Bilanz:

Mission:

Die Sonde wird in den vorgegebenen Orbit mit der Hauptnutzlast gestartet. Dort werden die Instrumente durch Beobachtung der Erde kalibriert und die Sonde geprüft. Danach wird sie in einen Modus versetzt, in sie keine aufwendige Betreuung benötigt, ihre Stromversorgung und Funktion aber gewährleistet ist. Dort bleibt sie bis ein passendes Objekt gefunden wird. Dann erfolgt der Start (beim GTO Orbit ist aufgrund der räumlichen Ausrichtung dieses nicht jedes Ziel erreichbar). Am Tag vor der Begegnung beginnt dann das Beobachtungsprogramm. Die Daten werden zuerst nur aufgezeichnet und danach langsam zur Erde zurückgesandt. Bei 1.200 kbit abnehmend auf 300 KBit/s würde bei 17 Stunden Sendezeit pro Tag der 256 GByte Speicher innerhalb der Zeit in der die Sonde 0,1 AE zurücklegt (44 Tage) zur Erde übertragen. Vorzuziehen wäre ein größeres Objekt. Alleine 2010 weist die NASA Webseite für NEO's noch zwei Exemplare von 2,1 x 4,7 km und 3,3 x 7,4 km Größe aus. Jedes Jahr dürfte es mehrere dieser Startgelegenheiten geben.

Die Begegnung verläuft bei den relativ kleinen Körpern relativ unspektakulär. Nimmt man einen 2 km großen Planetoiden an, dem sich die Sonde mit 10 km/s nähert und beugungsbegrenzter Optik, so nimmt er erst 800.000 km (22 Stunden) vor der Begegnung eine Größe von 2 Pixeln ein. Bis er 100 Pixel Größe erreicht hat (ein großes Desktop Icon) vergeht viel Zeit. Das ist erst 800 s vor dem Vorbeiflug der Fall. Ab dieser Zeit sollten dann die Daten schneller gewonnen werden, idealerweise mit der Schreibgeschwindigkeit einer SSD (200 MByte/s) - das entspricht rund 25 Bilder/s, also einem Spielfilm. Erst 40 s vor der Begegnung füllt der Himmelskörper das Kamerabild aus. nun werden die Daten im RAM Speicher abgelegt und das Teleskop beginnt einen langsamen Schwenk vom Zentrum heraus nach Außen um nicht immer denselben Ausschnitt zu erfassen. Nach der Passage wird die Sonde durch Triebwerke schnell gedreht und die Szene wiederholt sich in umgekehrter Reihenfolge.

Einen Tag nach der Begegnung wird die Observation beendet. Die Daten werden nun durch den Bordcomputer verarbeitet und nur die Teile übertragen die auch Details zeigen sind. Zuerst erfolgt eine verlustbehaftete Übertragung dann die Daten im Rohformat beginnend von der Zeit um die nächste Annäherung. Die Zeit reicht aus um die ganze SSD auszulesen, auch ohne Komprimierung. Allerdings dürfte in der Realität sie weder voll genutzt werden noch es nötig sein bei den vielen Bildern die vor der 40 s gewonnen wurde den ganzen Himmelshintergrund zu übertragen, so dass selbst Huffman Komprimierung (verlustfrei) die Dateigrößen stark reduziert.

Kostenabschätzungen

Die Proba-2 Mission kostet 18 Millionen Euro. Dazu käme noch der Start. Die Startkosten einer Vega sind noch nicht genau beziffert. Das letzte Dokument das ich fand sprach von 22 Millionen Euro. Ein halber Start also 11 Millionen Euro. Zusammen mit den Experimenten, Veränderungen und der Missionsdurchführung sollte eine Mission für 40-50 Millionen Euro möglich sein. Beim Start auf einer Ariane 5 wahrscheinlich sogar noch preiswerter. Das würde es erlauben regelmäßig eine solche Sonde zu starten z.B. alle 2-3 Jahre eine. Durch die dadurch mögliche Serienfertigung wäre es möglich die Kosten jedes Exemplar sogar noch weiter zu senken. Wenn einige Jahre kein idealer Start möglich ist, dann wird die alternde Sonde zum nächsten verfügbaren Objekt gestartet und durch eine neue ersetzt.

Was würde herausspringen?

Die Kenntnis der Oberfläche und der chemischen Zusammensetzung (durch die IR Spektren) mindestens eines weiteren Planetoiden. Denkbar wäre es auch folgende Exemplare mit anderen Experimenten auszurüsten wie einem Radar. Es wäre auch publikumswirksam und das bei geringem Mitteleinsatz (einem Drittel dessen was ein Nachbau eines Erdsatelliten wie Cryosat 2 kostet).


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