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Web Log Teil 190: 24.9.2010 -

Freitag den 24.9.2010: Kein besonderer Blogeintrag

Nach so vielen Sachthemen in der letzten Zeit mal heute ein Blog aus dem Bereich "Daily Life". Ich habe inzwischen die Recherchephase für das Skylab Buch abgeschlossen und es sind 300 Seiten geworden. Man könnte sicher noch mehr schreiben, aber ich denke so ganz gut geworden. Es sind je etwa 70 Seiten zur Projektgeschichte, der Station und den Experimenten. Der Rest entfällt dann auf die Einleitung (Umschlagseiten, Inhaltsverzeichnis, Vorwort), Trägerraketen, Bodensegment, Skylab B und Skylab und die ISS.Es war mir wichtig, dass anders als in anderen Büchern, Hardware, Astronauten und Experimente gleichberechtigt vertreten sind. Auf der anderen Seite sollte es nicht zu umfangreich werden, weil ich den Preis unter 30 Euro halten will.

Bis es erscheint, dauert es noch eine Weile. Nun muss alles erst noch ins Reine geschrieben werden, korrigiert, dann kommen noch zwei Korrekturleser und zuletzt nochmals eine Korrektur und die Bilder. Ich habe mir nochmals die drei Bewerbungen von Korrekturlesern durchgesehen, aber so ganz zufrieden bin ich nicht. Wie meine bisherigen ja sicher bestätigen können, habe ich da hohe Anforderungen:

Und als Belohnung gibt es nur eine Erwähnung im Vorwort und ein Gratisexemplar des Buchs (oder eines anderen meiner Titel). Aber vielleicht ist trotzdem jemand bereit, sich zu beteiligen, denn ich suche derzeit noch Korrekturleser. Von meinen vier bisherigen Korrektoren sind einige nämlich derzeit ziemlich eingespannt oder haben gar keine Zeit. Neben dem ideellen Wert kann ich nur eines offerieren: Man bekommt das Buch Monate vor dem Rest der Öffentlichkeit und ist aktiv daran beteiligt, denn ich räume den Korrekturlesern nicht nur das Recht ein, den Text umzuformulieren, sondern ich erwarte das sogar! (so gesehen ist der Korrekturleser ja fast Mitautor).

Da ich in den letzten Monaten einige neue Namen bei den Kommentaren gelesen habe, frage ich mal nach ob da jemand drunter ist der sich diese Aufgabe zutraut.

Das zweite was mich umtreibt ist die Kritik in dem DLR Magazin. Wie den Kommentaren entgangen ist, ist der Rezensent Pressesprecher des DLR, also das offizielle Sprachrohr und er schreibt ausdrücklich von "Wir". Das ist also die offizielle Einstellung des DLR zu mir und meinem Wirken. Das trifft mich doch sehr, da ich ja aktiv für eine größere deutsche Beteiligung im ESA Wissenschaftsprogramm und bei den Trägern und auch für ein deutlich größeres nationales Programm (mindestens in der Größenordnung des ESA Beitrags, also dreimal mehr als bisher). Über den Grund rätsele ich ehrlich gesagt immer noch. Zumindest ist für mich das DLR jetzt ziemlich unten durch.

Freitag 24.9.2010: Raumfahrträtsel 28

ICEWas ist eine zweckentfremdende Raumsonde oder ein Satellit? Nun sicher nicht einer mit einer verlängerten Mission oder eine Mission die geplant aber nicht sicher finanziert war (wie bei Voyager beim Start). Also das erste Beispiel das mir einfiel ist auch das von Arne: ISEE-C war ein Satellit eines Dreigespanns, das von der NASA/ESA betrieben wurde mit dem Ziel den Sonnenwind und seinen Einfluss auf die Erdmagnetosphäre zu untersuchen.

Die war von 1978 an im Librationspunkt L1 stationiert. 1983 hatte die NASA neue Pläne für den Satelliten. In den siebziger Jahren kündigte sie eine Raumsonde an die Halley besuchen sollte... nur es gab keine. Das Space Shuttle erforderte so viele Mittel, dass neue Projekte strichen wurden, darunter auch die Raumsonde zu Halley. Das war blamabel. Weil der Komet als DER Komet galt. Der Komet mit der häufigsten beobachteten Wiederkehr in der Menschheitsgeschichte. Er fand seinen Einzug in zahlreiche Gemälde und wurde als Botschafter für Umbrüche gesehen. Sei es die Schlacht von Hastings, welche die Herrschaft der Normannen festigte oder die bei den katalaunsichen Feldern, welche das Ende der Hunnen bedeutete.

1910 durchquerte die Erde den Schweif des Kometen und kurz zuvor hatte man Blausäure im Kometen nachgewiesen, was Weltuntergangszenarien hervorrief. Und 1986 kam er wieder. Erstmals wusste man so lange vorher wo ein Komet auftauchen würde, dass man ihn mit Raumsonden gezielt ansteuern konnte. Alle taten das - Europa, Russland, Japan. Na ja fast alle. Die NASA hatte gerade einige Tausend Hitzeschutzkacheln anzukleben und eine explodierte Turbopumpe machte einen Nachtragshaushalt notwendig, weil sonst das Shuttle ganz aus dem Zeitlichen Ruder gelaufen wäre. Was also tun? Man lenkte ISEE-C erneut zurück zur Erde. Dort erfolgten fünf Vorbeiflüge am Mond, welche die Bahn schließlich gezielt so umlenkten, dass er Halley passierte - nun ja in 40,2 Millionen km. Wesentlich näher kam sie einige Monate früher als sie am 11.9.1985 dem Kometen Giacobini-Zinner: 7.900 km.

ISEE-C war ein Beispiel für ein neues Leben. Die NASA benannte die Sonde sogar nun in ICE (International Cometary Explorer) um. Sie plante auch die Untersuchung des Kometen Halley vom Erdorbit mit der Astro-1 Mission.

So, die heutige Frage ist nur auf den ersten Blick leicht: Was war das schubstärkste Raketentriebwerk?

Samstag 25.9.2010: Raumfahrträtsel 29

260" Motor

Also was ist das schubstärkste Raketentriebwerk? Nun so einfach ist es nicht. (zumindest wie man denkt) Wer nur an Triebwerke mit flüssigen Treibstoffen denkt, kommt wohl auf das F-1 mit 6.680 kN Bodenschub und 7.740 kN Vakuumschub.

Ja, aber das ist aus technischer Sicht falsch. Die russischen Triebwerke RD-170/171/RD-172 sind noch schubstärker. Die Triebwerke sind Varianten eines Typs: RD-170 für bemannte Einsätze bei der Energija, RD-171 für unbemannte bei der Zenit und zuletzt das RD-172 das etwas schubstärker ist und in der derzeitigen Version (Zenit 3) eingesetzt wird. Es hat vier Brennkammern, aber angetrieben von zwei Vorbrennern und einer gemeinsamen Turbopumpe. Technisch gesehen ist es also ein Triebwerk, vergleichbar einem Auto mit vier Auspuff - da sagt man ja auch nicht der habe vier Motoren...

Ja aber es gibt eben nicht nur Triebwerke mit flüssigen Treibstoffen. Die schubstärksten Triebwerke werden mit festen Treibstoffen angetrieben. Die Space Shuttle SRM liefern 13.000 kN Maximalschub. Ja, aber es geht noch größer. Die derzeitigen Booster bestehen aus vier Segmenten. Die für die Ares I+V geplanten aber aus 5 bzw. 5,5 Segmenten. Es gab schon zwei Testzündungen der 5-Segmentbooster die rund 16.300 kN Schub liefern und 590 t Treibstoff verbrauchen.

Aber wer sein Wissen nicht nur aus dem Internet bezieht, der weiß, das früher noch viel größere Booster getestet wurden. Der größte mir bekannte war der 260° Diameter Motor (660,4 cm Durchmesser). Der maximale Schub betrug 5 Millionen lbf, das sind 22,2 Millionen Newton. Der Treibstoff alleine wog 768 t. Der Motor war 24,4 m hoch und wog beim Start 842,3 t. Der mittlere spezifische Impuls betrug 2010 m/s, die Brennzeit 124 s bei einem Brennkammerdruck von 41 bar.

Am 17.6.1967 fand ein Test des ganzen Motors statt. Warum es ihn heute nicht mehr gab? Aerojet hatte auf das falsche Pferd gesetzt: Der Motor war nicht segmentiert (wies aber ein besseres Voll/Leermasseverhältnis als die späteren Shuttle SRM auf). Das machte vor allem den Transport logistisch sehr aufwendig. Der Auftrag ging an Thiokol, die bis dahin nur kleine Feststoffbooster gefertigt hatten.

Also für die Schließung eurer Bildungslücken: Hier ein Link zu dem Test. Da ihr nun ja geistig schon eingestimmt seid: Was ist das Triebwerk mit dem kleinsten Schub, und wie hoch ist er? Hinweis für Arne - dafür ist die Seite Raumfahrtrekorde nicht hilfreich....

Samstag 25.9.2010: Es war eine gute Idee: Die ASAP-5

Was ist die ASAP? Nun es ist eine Struktur die es erlaubt mit Ariane 5 Sekundärnutzlasten zu befördern. Es ist ein Ring, der den Nutzlastadapter umgibt. Auf diesem Ring können nun mehrere kleine Satelliten montiert werden. Die ASAP-5 bei der Ariane 5 erlaubt es bis zu 300 kg schwere Einzelnutzlasten mitzuführen. Das Gesamtgewicht kann je nach Konfiguration 960 - 1.320 kg betragen.

Angesichts dessen, dass die meisten Ariane 5 Missionen deutlich unter der Maximalnutzlast einer Ariane 5 ECA von 9.600 kg liegen wundert es, dass die Plattform nicht bei fast jedem Satellitenstart eingesetzt wird. Im Gegenteil: Das zugehörige Users Manual ist von der Website von Arianespace verschwunden und auch sonst findet sich wenig neues über die Verwendung - das war noch vor ein paar Jahren anders. Da gab es einige Pläne die Plattform einzusetzen.

Woran kann es gelegen haben? Schwer zu mutmaßen. Die Minisatelliten (von denen bis zu vier mitfliegen können) dürfen bis 1,50 m Durchmesser und 1,50 m Höhe aufweisen. Das ist für einen so kleinen Satelliten schon recht groß. Beim letzten Einsatz einer ASAP im letzten Dezember in den SSO Orbit, also einem sehr attraktiven Orbit für Forschungssatelliten, wurde die Plattform nur benutzt um Ballast mitzuführen - ohne ASAP wäre die primäre Nutzlast zu leicht gewesen und die EPC hätte einen Orbit erreicht.

Dabei wäre auch der GTO-Orbit bei 300 kg Satellitenmasse attraktiv. Hier mal einige Missionen die man vom GTO Orbit aus mit vertretbarem Zusatzaufwand erreichen kann:

Bei 300 kg Startgewicht bleibt selbst nach Abzug des Antriebssystem (ein Standard 400 N Apogäumsmotor, mit je einem Oxidator und Treibstofftank reicht dazu aus) noch eine Nutzlast von mindestens 150 kg bei der höchsten Geschwindigkeit übrig. 150 kg sind zwar nicht viel, aber einem typischen Instrumentenanteil von 10-15% sind das immerhin 15-23 kg, also genug für einige leichtere oder einen größeren Sensor. Der europäische Technologiesatellit Proba-1 wiegt z.B. nur 94 kg und ist 60 x 60 x 80 cm groß und liefert seit 9 Jahren Aufnahmen der Erde mit seinen acht Instrumenten mit einem Gesamtgewicht von 25 kg, darunter zwei Kameras.

In einer hochexzentrischen Erdumlaufbahn könnte ein Satellit Magnetfeld- und Teilchenmessungen anstellen. Da mehrere gleichzeitig gestartet werden könnten, wäre auch ein 3D Bild möglich durch verschiedene Umlaufbahnen, so ähnlich wie dies Cluster im Kleinen schon zeigt.

Im geostationären Orbit könnte ein Satellit Wettersatelliten ergänzen - natürlich ist kein so hochauflösendes Instrument wie bei Meteosat möglich, aber ein einfaches mit einem kleinen Teleskop und einigen Filtern sicherlich doch. Der Vorteil wäre dass man ihn etwas links oder rechts des normalen Satelliten z.B. alle 30 Grad einen parken könnte und damit eine bessere Abdeckung der Erdoberfläche ohne Verzerrung erhält - bedingt durch die Kugelform der Erde wird Die Oberfläche jenseits des Fusspunktes nur verzerrt wiedergegeben. Die linke Aufnahme zeigt Europa - man sehe sich mal Deutschland an, und Deutschland liegt nur 48-52 Grad vom Äquator entfernt.

Kodaks KAF50100 Sensor erlaubt Bilder mit über 6000 Bildpunkten pro Zeile, also bei einem Erdbild von 15.000 x 15.000 km Größe eines von rund 2,5 km Bodenauflösung am Äquator - besser als bei der ersten Meteosatgeneration. Aus dem geostationären Orbit würde eine Optik mit 86,4 mm Brennweite und > 9 mm Öffnung ausreichen für beugungsbegrenzte Bilder dieser Auflösung. Das ist in etwa die Optik einer Digitalkamera.

Fast die gleiche Geschwindigkeit wird für einen Mondorbit benötigt. Der Mond ist noch nahe genug, damit auch ein kleiner Sender oder das Senden ohne Richtantenne noch genügend hohe Datenraten zulässt. Auch hier: Die Kameras Ralph (Spektrometer und Farbkamera) und Lorri (hochauflösende monochromatische Kamera) an Bord von New Horizons wiegen 9-10 kg. 15-20 Kg reichen also aus für ein kleineres oder ein größeres Instrument. Denkbar wäre eine Kamera oder ein abbildendes Spektrometer. Selbst die Kamera HRSC wäre mit 19,6 kg noch tragbar. allerdings dürfte die mittlerweile etwas veraltet sein, wurde sie schließlich für Mars 96 entwickelt.

Beim Suchen über die ASAP habe ich auch Pläne für Mars- oder Venussonden gefunden. Allerdings nimmt, wenn in eine Umlaufbahn eingeschwenkt werden soll, die Nutzlast stark ab. Bei beiden Planeten benötigt man dann 2.300 - 2.500 m/s mehr an Geschwindigkeit. Da bleibt dann nur noch eine Nutzlast von rund 100 kg, die zudem nun ihre Daten über interplanetare Distanzen senden muss.

Also machen könnte man da viel, zumal das ASAP Users Manual eine Erweiterung auf 600 kg in Aussicht stellt - das wären dann rund 300 kg nach Abzug des Antriebssystems. Viel mehr wogen MCO und Odyssey im Marsorbit dann auch nicht mehr.

Warum wird es dann nicht eingesetzt? Ich vermute mal es ist zu teuer. Es ist wohl der gleiche Grund, warum ULA bisher nur einmal eine analoge Struktur bei der Atlas einsetzte. Arianespace will natürlich heute Geld sehen. Die Zeiten sind vorbei, wo man Sekundärnutzlasten kostenlos mitnahm, wie auch die Amateurfunkvereinigung AMSAT beklagte. Heute regieren die Betriebswirte die Welt und auch die Raumfahrt und für die zählt nur Cash.

Das mag Studenten und gemeinnützige Organisationen an solchen Projekten hindern, aber für Raumfahrtagenturen sollte es kein echter Hinderungsgrund sein. Eine Sekundärnutzlast kann man standardisieren, wie andere Satelliten auch. Ein Bus mit Solarzellen, einem Apogäumsantrieb und Vernierdüsen, einen Bordcomputer und Sender/Empfänger benötigt jeder Satellit/Raumsonde. Unterscheiden würden sich die Satelliten durch Experimente und Menge des zugeladenen Treibstoffs. Proba-1 kostete nur 13,5 Millionen Euro. Ich denke diese Summe ist bei mehrfacher Fertigung auch für die etwas größeren Sekundärnutzlasten für einen ASAP Start realistisch.

Dazu kommen noch Startkosten, sagen wir mal zusammen 20 Millionen Euro - würde die ESA sich vier solche Starts pro Jahr leisten, kostet sie das rund 80 Millionen Euro, was bestimmt verschmerzbar wäre. Selbst das so arme DLR (ca. 200 Millionen Euro pro Jahr für das nationale Programm) könnte sich einen Start pro Jahr leisten. Wenn sie schlauer gewesen wäre, hätte sie vor der Vorlage eines teuren nationalen Mondprojektes mal so einen kleinen Probestart zum Mond durchgeführt - ein positives Medienecho hätte sicherlich das politische Klima verbessert. Obwohl ich bei der letzten Vorlage die glaub ich im Milliardenbereich lag, meine Zweifel hatte. Man hätte wohl besser erst mal die Gelder für einen Orbiter gefordert, der wäre auch noch kompatibel mit dem derzeitigen Budget gewesen.

So, dann hat mich noch Lukas angeregt, euch was zu fragen. Meine Bücher sind ja aus Kostengründen bisher nur schwarzweiß. Und sie sind alle als Paperback erhältlich. Er schlug vor, doch mal nachzufragen, ob es nicht Leute gäbe die den Mehrpreis für Farbe / Hardcover zahlen würden. Das tue ich hiermit.

Ausgangslage ist das ISS Buch mit 34 Fotoseiten bei 168 Seiten Umfang. Bei gleicher Marge (die prozentual sinkt, was normalerweise nicht gegeben ist) müsste es kosten

Das heißt Farbe und Hardcover verdoppeln glatt den Preis. Jede Farbseite erhöht den Preis um 10 ct. Gibt es dafür eine Nachfrage? Ich selbst lege ja nicht so viel Wert auf Abbildungen und füge diese recht spärlich meinen Büchern zu, vor allem um das geschriebene zu verdeutlichen oder zu erklären. Also eher Diagramme als Fotos. Ich schätze auch andere Bücher wegen ihres Textes und nicht ihrer Bilder. Was haltet ihr davon? Wie sollten die nächsten Bücher gestaltet sein?

Neuen Blogeintrag gibt es am Montag wieder, auch ein neues Rätsel erst am Montag.

Montag 27.9.2010: Wozu Technikforen?

Foren sind ja schon nicht mehr so hipp, genauso wie Blogs. Inzwischen geht der Trend ja zu Facbeook, Twitter & Co. Trotzdem will ich das mal thematisieren. Wobei ich mich auf eine besondere Art von Foren, nämlich Technikforen konzentriere. Davon gibt es ja einige. Fast jede größere Website die sich mit Raumfahrt beschäftigt, hat eines angehängt.

Ich bin in keinem Mitglied, obwohl ich manchmal über Infos in Foren stolpere, allerdings mehr in Form dort geposteter Links als fachlicher Beiträge.

Foren selbst haben einige Aspekte. Das eine ist dass sie sehr zeitintensiv sein können, vor allem wenn es gut besuchte Foren sind und man sich aktiv beteiligt. Alleine das Verfolgen der Antworten und das Schreiben neuer kann dann lange dauern.

Ich halte aber Foren sofern sie technische Aspekte als Thema haben für keine gute Idee. Sie sind toll um zu quatschen, Gerüchte über den Lieblingsstar auszutauschen etc. Also alles was mit zwischenmenschlichen Dingen zu tun hat. Bei Wissenschaften und Technik ist es anders. Es gibt hier zwei Dinge die Problematisch sind.

Das Off-Topic Verhalten

Wer kennt das nicht? Bei vielen Sachen ist es ganz amüsant, aber bei technischen Dingen in denen man an einem bestimmten Thema interessiert ist, laufen so Threads schnell aus dem Ruder. Ein Topic könnte z.B. sein "Angekündigte Ariane Starts" - und bald kann man wetten dass dort Fragen oder Diskussionen über die ESC-B Entwicklung, Nutzlasten für eine andere als die GTO Bahn etc. auftauchen. Wer diesen Thread dann zur Recherche nutzen kann wendet sich bald ab. Natürlich gibt es unzählige Möglichkeiten OPT zu werden, aber bei Technik ist das noch einfacher möglich, denn dazu ist das Thema Raumfahrt einfach zu groß. Die Zahl der möglichen Fragen oder Interessen zu hoch.

Ich denke wenn ein Thread wirklich im Topic bleibt dann ist er auch überschaubar. Das schlimmste ist es wenn man eine Information suchen muss indem man über 12 Seiten zu einem Thema navigieren muss.

Dazu gehört auch, dass man sich nur beteiligt wenn man etwas zu sagen hat, nicht nur seine Meinung wie "Guter Beitrag Moonshot24" kund tut oder eine halbe Seite zitiert um einen Satz anzuhängen. Das erzeugt nur Entropie und redundante Information. Eine Threadseite ist dann mal schnell zugemüllt.

Die Effekte der Basisdemokratie

Ja ich habe einmal in einem Forum gelesen, es wäre "demokratisch" und dort werden Ergebnisse durch "Diskussion" gewonnen - im Gegensatz z.B. zu dieser Site die dort explizit genannt wurde. Äh ja, das stimmt. Hier schreiben nur drei Leute im Blog (zumindest gibt es so viele Accounts). Nun ja zumindest darf jeder mitdiskutieren. Aber darum geht es doch nicht. Es geht doch um Korrektheit. Technische Fakten und wissenschaftliche Erkenntnisse lassen sich nicht diskutieren. Wenn jemand seine Meinung sagt, dann ist das demokratisch, aber sie muss nicht richtiger sein als die eines Fachmannes. Das demokratische Element deckt dann eine gute und korrekte Antwort mit zahllosen eigenen Postings zu. Man muss sich nur als Extreme mal Threads über SpaceX oder die Vorteile von bemannter Raumfahrt ansehen.

Das ist schade, denn wenn sich Experten beteiligen können sie viel beitragen. so zog ich mal viele Infos über New Horizons aus den Postings von Alan Stern zu der Sonde, bevor sie gestartet wurde. (Ich sollte mal nachschauen ob er immer noch so fleißig ist). aber auch hier musste man diese Perlen aus zig Threads heraussuchen.

Diskutieren ist ganz schön. Jeder kann seinen Senf dazu geben, seine Fakten sich so zusammensuchen wie sie im gefallen. Aber richtiger wird's dadurch nicht.

Gäbe es eine Lösung?

Ja, wenn es mehr Disziplin gibt, mehr gezielte Moderation und vielleicht weniger Demokratie, z.B. Expertkonten deren Antworten auf Fragen (hervorgehoben, oben gehalten etc. werden, damit man diese schneller finden kann). Die Moderationsfrage ist ja eine ganz heikle in Foren. Da kommt dann gleich das Unwort der "Zensur". Nur: Es gibt keine Zensur auf Webseiten. Weder im eigentlichen Sinn (Zensur ist das Genehmigen oder Streichen von Veröffentlichungen durch staatliche Stellen), noch im übertragenen Sinn: denn Webseiten sind das Eigentum des Betreibers und der kann dort schalten und walten wie er will. Wenn er jemand in ein Forum zulässt, dann ist das freiwillig und daraus resultieren keine Rechte. Ganz klar wird das bei unerwünschtem Spam, denn ja auch keiner dulden muss. Ein qualitativ hochwertiger Beitrag ist zwar für uns Menschen wertvoller, aber rechtlich steht er genauso da. Wenn also Raumfahrtforen strikt moderiert würden - off-Topics aus dem Thread rausziehen, abgeschlossene Threads z.b. mit einer Frage ie beantwortet wurde schließen. Dann würde es gehen.

So oder so - mir fehlt die Zeit für Foren. (Siehe Einleitung).

Montag 27.9.2010: Raumfahrträtsel 30

Das schöne an Rätseln ist ja, dass man was hinzulernt. Idealerweise nicht nur der Leser, sondern auch der Autor. So war es beim letzten. Ich hatte als kleinstes Triebwerk das namenlose Ionentriebwerk beim SCATHA Satelliten ausfindig gemacht, das 140 Mikronewton Schub hatte. Doch in der Tat sind die FFEP Ionentriebwerke noch schubschwächer. Wobei das nun genauso eine Herausforderung ist, wie ein sehr großer Antrieb. Ein kleiner Schub bedingt auch einen kleinen Treibstoffdurchsatz. Soweit ich die ESA Seiten zu dem Antrieb verstanden habe, scheint das der technologische Knackpunkt zu sein. Bei 100.000 m/s Ausströmgeschwindigkeit und 1 Mikronewton Schub entspricht das einem Treibstoffdurchsatz von 0,01 ng/s, also rund 5x1012 Atomen/s bei dem verwendeten Treibstoff Cäsium. Oder 1 kg Treibstoff würde für 317 Jahre Dauerbetrieb reichen.

Ob LISA-Pathfinder übrigens nächstes Jahr startet würde ich bezweifeln. Gerade mal wurde der Vega Erststart erneut auf Sommer nächstes Jahres verschoben - seit ein paar Jahren ist das laufend so. Für die ersten beiden Starts hat die ESA schon Ausschreibungen für die Nutzlasten gestartet. Wenn es so weiter geht bekommt die Rockot noch mehr ESA Nutzlasten als Auftrag (ist es ein Zufall, das die Rocket nun weitere ESA Aufträge bekommt, nachdem Volker Liebig vom DLR zur ESA (Erdbeobachtung) gewechselt ist? - er hat sich öffentlich gegen die Vega ausgesprochen und für die Rocket bei der rein zufälligerweise Astrium Bremen bei der Vermarktung beteiligt ist... So was findet man natürlich nicht in den DLR Presseinfos und wenn ich nicht nach Material für die Vega gesucht hätte, wäre mir der Vortrag von Liebig wohl auch entgangen).

So nun ein Rätsel, bei dem euch das Internet nicht so viel nützt: In welchem Film von 1961 griff er Regisseur das damals laufende Weltraumrennen humoristisch auf?

So in einem Tag gibt es den ersten Tipp, ich will die Rätselfrequenz nämlich etwas runter fahren, weil mir auch nicht unendlich viele einfallen. Und bitte: keine Angst vor falschen Antworten, wir sind hier nicht in der Schule wo man sich blamieren kann oder Noten bekommt.

Dienstag 28.9.2010: Der Stufenplan für Ionenantriebe

Wie wahrscheinlich die meisten Blogleser wissen, bin ich Fan von Ionentriebwerken - oder besser gesagt ich bin ein Fan von Effizienz. Maximale Nutzlast um die Kosten zu reduzieren. Ab dem Erdorbit benötigt man keinen chemischen Antrieb mehr und Ionentriebwerke können im erdnahen Sonnensystem die Nutzlast gravierend erhöhen. Man könnte sie auch für Fluchttrajektorien einsetzen. Nach dem derzeitigen Stand aber fehlt noch eine leistungsfähige Stromversorgung um bei den äußeren Planeten in einen Orbit einzuschwenken.

Was wurde seit den ersten Tests in den sechziger Jahren erreicht? Ionentriebwerke sind dem Labor entwachsen. Sie werden schon in Kommunikationssatelliten als Unterstützung der Lageregelung eingesetzt, mindestens drei Raumsonden nutzten sie als primären Antrieb. Fast alle größeren Raumfahrtfirmen haben mindestens einen Antrieb im Angebot und diese sind auch erprobt mit mehreren Tausend Stunden Testbetrieb.

Doch wohin könnte man kommen? Ionentriebwerke könnten chemische Antriebe nach und nach ergänzen und später ersetzen und die Nutzlast erhöhen. Später wäre mit Ihnen auch eine Mars- oder Mondexpedition mit einer deutlich kleineren und preiswerteren Trägerrakete möglich. Bei vertretbaren Reisezeiten kann ein Ionenantrieb zirka die Hälfte der Nutzlast des LEO Orbits in den GEO Orbit transportieren - verglichen mit weniger als einem Drittel bei einem chemischen Antrieb. Noch größer wird der Vorteil bei interplanetaren Bahnen, weil hier immer mehr Energie benötigt wird und so die Nutzlast beim chemischen Antrieb deutlich absinkt.

Doch es ist noch viel zu tun. Mal einige Einschränkungen oder Dinge die getestet werden müssen:

Das gleiche gilt für die Solarzellen. Inzwischen haben sie Kernreaktoren als effizienteste Energiequelle abgelöst: Die NASA hoffte im Projekt Prometheus bis auf 15 W/kg zu gelangen. Solarzellen offerieren heute 80 W/kg, Technologiedemonstrationen (Ultra-Flex 175 bei der Sonde ST-8) sollen 175 W/kg erreichen. Damit können vor allem die Reisezeiten reduziert werden oder alternativ die Nutzlast gesteigert. (Man darf nicht vergessen, dass selbst bei 175 W/kg die Solarzellen für die Energieversorgung eines Triebwerk noch viermal mehr wiegen als das Triebwerk selbst). Auch hier: Nicht nur die Effizienz zählt sondern auch das Handling - kann man Solarzellen mit Hunderten von kW Leistung gut im Raum entfalten? Wie arbeitet man mit dem Effekt des solaren Strahlungsdrucks, der dann einen Schub ausübt.

Kurz: Es gibt viel zu tun. Packen wir's an. Hier mal einen Vorschlag wie man es angehen könnte. Dabei sollte die "Nutzlast", sowohl die beförderte Endnutzlast (Raumsonde, Satellit) wie auch der Antrieb und seine Stromversorgung schrittweise größer werden. Als Beispiel nehme ich mal als Trägerraketen die Reihe Vega - Sojus - Ariane 5.

Wahrscheinlich wird es zuerst nicht billiger werden. Die Entwicklungskosten, die zusätzlichen Kosten für Solarzellen, Triebwerke dürften die Kostenersparnis bei der Trägerrakete auffressen, vielleicht sogar teurer werden. Doch wenn übergegangen wird zu standardisierten Modulen, mit wählbarer Anzahl an Triebwerken, variabler Füllung der Treibstofftanks und Leistung des Solargenerators, können wie bei anderen Projekten, die Kosten gesenkt werden durch Serienfertigung und Wegfall der Entwicklungskosten. Bedingt durch die hohe Treibstoffeffizienz wäre im Erdorbit auch eine mehrfache Verwendung einer Transferstufe denkbar. Bei Kommunikationssatelliten die heute schon 50-60% nur aus Treibstoff bestehen, könnte die verlängerte Nutzungsdauer und die viel höhere Nettonutzlast ebenfalls die Kostenrechnung deutlich günstiger machen.

Wahrscheinlich muss eben erst mal einer es vormachen. Vielleicht sollte die ESA es in Angriff nehmen. Wie wäre es Bepi-colombo nicht erst im Sonnenorbit mit einem Ionenantrieb zu beschleunigen, sondern schon im Erdorbit und dafür wieder auf die Sojus zurückzugreifen. Die ESA finanziert ja auch sonst technologische Weiterentwicklungen um die europäische Satellitenindustrie zu stärken wie OTS, Olympus, Artemis und nun Alphasat/Alphabus. Warum ist letzterer noch immer auf den chemischen Antrieb ausgelegt? Es ist Zeit für neue Ideen. Wiederholungen (Stichwort Constellation) gibt es schon genug!


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