Home Site Map Sonstige Aufsätze Weblog und Gequassel counter

Web Log Teil 193: 10.10.2010-13.10.2010

Sonntag den 10.10.2010: Anstatt dem ARV

Da nun die ESA ihre Marschrichtung bei der ATV Weiterentwicklung veröffentlicht hat, nun mein Senf dazu. Die ESA Politik ist ja die Weiterentwicklung des ICC zu einer Rückkehrkapsel. Meine Idee geht eher Nutzlastmaximierung.

Das ATV ist ja die eierlegende Wollmilchsau, oder das Non-Plus-Ultra der Transporter. Er kann praktisch alle Güter hochtransportieren: trockene Fracht im Druckbehälter, Wasser, Gase, Refülltreibstoff und Reboosttreibstoff. Ursprünglich waren die letzten beiden die wichtigsten Güter, weil nur das ATV soviel davon transportieren kann um die ISS wirksam anzuheben. sonst bräuchte man 3-4 Progresstransporter für diesen Zweck. So wird auch ATV-002 "Johannes Kepler" (ich verwende weils kürzer zu schreiben ist lieber die Seriennummer) auch als wichtigste Funktion die ISS um 40 km anheben. Nur zwei Einschränkungen gibt es: Das ATV kann keine Paletten transportieren und in den Racks nur Fracht, aber keine Einbauracks, weil diese nicht durch den Kopplungsadapter transferiert werden können.

Bedingt durch die nun geringere Sonnenaktivität und den Ausfall der Shuttles wird nun aber mehr Fracht im Druckmodul transportiert werden und die ESA bemüht sich das ATV diesen veränderten Rahmenbedingungen anzupassen.

Ich habe eine bessere Idee. Das Problem einer eierlegenden Wollmilchsau ist nämlich dass man alle Systeme mitführen muss. Spezialisiert man sich auf eine Frachtart, so könnte man die Nutzlast maximieren. Zuerst mal eine Vorbemerkung. Das ATV zerfällt in zwei Teile die erst vor dem Start montiert werden: Dem ICC, also dem Druckbehälter in dem auch das Wasser, Refülltreibstoff und Gase in einem abgetrennten Teil untergebracht ist und dem Serviceteil, das eigentliche Raumschiff mit der Elektronik und Stromversorgung. Hier befindet sich der Reboosttreibstoff.

So nun meine Idee: Man trennt diese Teile wieder auf in einen "Trockenfracht-Only" und einen "Treibstoff-Only" Frachter.

Der Trockenfracht-Only ist ein größerer ICC, oder vielleicht besser ein wesentlich verlängertes MPLM in dem nur Rack befördert werden. (Ohne Wasser, Gase und Refülltreibstofftransport) Je nachdem ob eine Ankopplung am US-Segment oder russischen Segment vorgesehen ist, mit einem RDS oder CBM Kopplungsadapter an einem Ende und einem passiven russischen Kopplungsadapter am anderen. Es enthält keine Elektronik. es werden zwar Annäherungssysteme benötigt, doch die haben eigene Elektronik und sind mit Batterien versehen und senden ihre Daten über Funk.

Geht man vom MPLM aus, so könnte ein verlängertes Modul für 12 Racks rund 6,9 t wiegen. Dazu kommen noch die Systeme für den Kopplungsadapter und die Annäherungssensoren. Rechnen wir mal mit 7,5 t. Die Fracht könnte ausgehend von den MPLM maximal 13,6 t betragen. Zusammen erhalten wir also einen reinen Frachtkontainer von 21,1 t Startmasse. Bei Komptabilität zur derzeitigen Ariane 5 müsste die Fracht auf 12,9 t beschränkt werden. (20,75 t Startmasse, 0,35 t Nutzlastadapter).

Dieser Container ist eben nur ein Container. Er kann nicht ankoppeln. Er ist ein Frachtmodul wie das MPLM. Er ist also ziemlich "dumm". Daher braucht man noch ein zweites Gefährt. Das "Treibstoff-Only" ATV. Es ist ein verlängertes Servicemodul mit einem RDS Kopplungsadapter. Da Treibstoff nur Tanks benötigt, kann hier viel zugeladen werden. Ich schätze dass 7.3 t mehr Treibstoff zugeladen werden können (Trockenmasse nun 6,4 t). Dieses Treibstoff-Only ATV würde dann 20,4 t wiegen bei 14 t Treibstoffzuladung.

Was ist nun der Sinn des Ganzen?

Also wir starten erst mal einen "Trockenfracht-Only" ATV in einen stabilen Orbit, danach das "Treibstoff-Only ATV". Es koppelt automatisch an den RDS Adapter des Trockenfracht ATV an und bringt ihn nun zur ISS. dort koppelt es je nach Anschluss an das US- oder russische Segment an. Die Fracht wird entladen und der Frachter legt ab. Nun deorbitiert er sich nicht, sondern sinkt durch die Reibung auf eine niedrigere Bahn ab. Hat er 200 km Höhe erreicht, so zündet er die Triebwerke und schlägt zuerst eine Deorbitbahn ein. Trennt sofort den Frachtbehälter an und dreht sich und zündet nochmals die Triebwerke um eine höhere Bahn zu erreichen. Das Treibstoff-ATV hat damit sich selbst gerettet, den Frachtbehälter deorbitiert. Das ATV braucht für alle Manöver etwa 1,5 bis 1,8 t Treibstoff für seine Manöver. Dieses Gefährt ist doppelt so schwer, daher ist die Menge zu verdoppeln. Das Driften bis auf 200 km Höhe erfolgt daher auch um Treibstoff zu sparen. Ich rechne mit 3 t pro Manöver. Da ein Treibstoff-ATV aber 14 t Treibstoff mitführt kann er vier dieser Manöver durchführen, oder wenn er mal die ISS anheben muss eben eines weniger.

Der Nutzen wird nun wenn man die Rechnung beförderte Nutzlast pro Start aufmacht.

Was wegfällt ist der Transport von Wasser, Refülltreibstoff und Gase. Wasser kann wie beim HTV in Kanistern mitgeführt werden. Zudem ist der Wasserbedarf gesunken weil die NASA ein neues Umweltkontrollsystem bei STS-132 installierte, ein europäisches das weitere 450 l pro Jahr einspart, ist 2015 geplant. Refülltreibstoff kann von den Progress gebracht werden, genauso wie Gase. Wichtiger war der Reboosttreibstoff beim ATV.

Andere Vorteile

Analog wie so ein Frachtbehälter transportiert werden kann, kann auch ein Labor befördert werden. Es gibt aufgrund des Streichens von zwei Modulen und des CRV drei nicht belegte Andockstellen im US-Segment. Anstatt einem "Treibstoff-Only" ATV kann auch ein Labor mit einem CBM und einem RDS Adapter gestartet werden. Es wird dann vom Treibstoff-Only ATV zur Station gebracht und im US-Segment angedockt. 20 t Startmasse reicht für ein gut ausgestattetes Labor, auf jeden Fall mehr als ein Space Shuttle zur ISS bringen kann. So könnte die Station ausgebaut werden, wenn schon ein längerer Betrieb geplant ist, dann wäre das sinnvoll. Es stände auch ein Gefährt zur Verfügung um die meisten Module abzukoppeln und zu deorbitieren oder ersetzen. Ausnahme wären die Verbindungsknoten, weil immer ein Kopplungspunkt ein RDS sein muss.

Mit 14 t Treibstoff wäre der "Treibstoff-Only" ATV auch fähig die Station zu deorbitieren, wofür das heutige ATV mehrere Flüge bräuchte.

Das System ist flexibler als ein ATV, da man wenn es nötig ist einen Frachttransporter starten kann und wenn nicht einen Treibstofftransporter. Bei den ATV Flügen 4+5 ist ja die Problematik gegeben, dass vor allem Fracht benötigt wird, während ATV-002 fast nur Treibstoff transportiert - ein Teil ist immer nur teilbefüllt.

Tuning

Beim Wiederverwenden des einen ATV's macht es eigentlich keinen Sinn jedes Mal den Frachtbehälter zu deorbitieren. Es würde reichen von der ISS abzukoppeln, die Bahn leicht um einige Kilometer abzusenken und dann den Frachtbehälter abzukoppeln und bis zum Start eines neuen Frachters eine höhere Bahn einzuschlagen (um den eigenen Treibstoffbedarf zu minimieren). Der Frachtbehälter sinkt ab und wird von alleine verglühen. Damit er in Einzelteile zerfällt, sollte einen Selbstzerstörungsmechanismus beinhalten der durch Funkkommando aktiviert wird oder noch besser durch einen Temperatursensor, dann sprengt er sich erst wenn er durch die Reibungshitze eh am Verglühen ist. Dann muss er nicht wie das ATV gezielt deorbitiert werden, da die Bruchstücke (anders als der komplette Behälter) in jedem Falle verglühen und nicht den Erdboden erreichen. Der Vorteil: Die Hälfte des Treibstoffs kann eingespart werden. Rechnet man mit nur noch 2 t pro Kopplungsmanöver so verbessert such die Frachtbilanz beim reinen Trockenfrachttransport auf 50 % anstatt 37%.

Ich denke auch dass ein reiner Frachtbehälter billiger kommt als das Servicemodul, sodass so sogar Einsparungen zu Realisieren sind.

Montag 11.10.2010: der Casio fx-991ES - Ein Taschenrechner für Ingenieure?

CASIO FX-991ESDa meine allgemeinen Blogs recht populär sind, probiere ich es mal heute mit einem Test oder Erfahrungsbericht, das ist ja auch derzeit "in". Wie ich schon mal geschrieben habe, habe ich mir vor einigen Wochen den Taschenrechner Casio FX-991ES zugelegt. Dazu nun meine Erfahrungen. Zuerst mal die Erwartungshaltung. Meiner Ansicht nach gibt es zwei Hauptgruppen von potentiellen Käufern für Taschenrechner:

Die Funktionen die ein Taschenrechner bietet kann man recht gut zwischen beiden Gruppen aufteilen. Der Casio FX-991ES kann z.B. numerisch differenzieren, integrieren, eine Gleichung bei einer Unbekannten durchrechnen und die Lösung ausgeben, auch wenn die Unbekannte nicht links des Gleichheitszeichens steht und bestimmte Gleichungen mit zwei Unbekannten auflösen, (z.B. quadratische Gleichungen), Dazu kann er Summen Bilden und eine Wertetabelle ausgeben. Kleine Matrizen (3x3) und Vektoren (3)  kann er multiplizieren, addieren etc.

Das sind meiner Ansicht nach Funktionen, die ein Schüler braucht, zumindest solange bis er nicht sowieso alles symbolisch machen muss und nicht mehr numerisch. Im Studium und Beruf sind die Gleichungen, die ja auf Naturgesetzen oder Formeln beruhen, vorgegeben und man muss diese nicht mehr lösen.

Auf der anderen Seite hat man in der Schule es nur selten mit Exponential, Logarithmus oder anderen transzendenten Funktionen zu tun. Durchaus öfters aber im Beruf.

Über die verfügt schon ein FX-82, ein Modell das sicher viele kennen, und das auch deutlich preiswerter über alle transzendenten Funktionen ist. Warum also zum FX-991ES greifen?

Nun es gibt schon ein paar Vorteile.

Etwas ganz einfaches, bei Casio aber leider nicht selbstverständliches: Das silberne Gehäuse. Ich finde die Beschriftungen auf den dunkelgrauen, oder schwarzen Gehäusen schwerer lesbar. Vor allem wenn diese in Farbe sind und nicht Weiß. Es sieht auch edler aus.

Von Vorteil sind auch 6 Variablenspeicher (A-D und X,Y) in denen man Zwischenergebnisse oder wichtige Konstanten ablegen kann.

Im praktischen Einsatz war für mich das wichtigste das mehrzeilige Display. Es erlaubt sowohl im Math Modus die Anzeige von Ausdrücken so wie sie sind. Das klappt bei Brüchen, Wurzeln, Pi in Ausdrücken. Zumindest bei den Formeln klappt es auch bei der Eingabe bei Potenzen, E-Funktionen, Logarithmus und anderen. Das ist schon eine gewisse Erleichterung, auch wenn nun bei Potenzen oder Brüchen die Eingabe etwas hakeliger ist, da man nun Cursor Tasten drücken muss um von der Potenz oder oberhalb des Bruchstrichs wieder auf das Basisnvieau zu kommen. Ich verwende aber den Line-In Modus, der kompakter ist, vor allem weil mich die Standardvorgehensweise im Math Modus alles was man als Bruch ausdrücken kann erstmal als Bruch darzustellen und erst über die S-D Taste muss man in die Dezimaldarstellung umschalten. Im LineIn Modus ist ein Ausdruck auf eine Zeile beschränkt so sind eben Potenzen als kleine Zahlen angedeutet und Funktionen sieht man in der Buchstabenschreibweise (log(xx). Das entspricht dem wie man es auch von Programmiersprachen kennt und die Tatsache dass man die Eingabe sieht und z.B. auch die Variablen dort als Variablen sieht (5*A) ist schon ein großer Fortschritt gegenüber den Rechnern die nur wegen der 7-Sgement LCD Anzeige Zahlen darstellen können.

Das mehrzeillige Display erlaubt es auch die Kontrolle über eine Eingabe zu haben und man kann mit den Cursortasten und dem Einfüge/Überschreibmodus und der DEL Taste löschen. Jeder kennt das Problem, dass man sich bei einer Eingabe vertippt hat oder eine Klammer vergessen - das ist nun einfach korrigierbar.

Über das Display in Punktmatrixschreibweise kann man auch alte Eingaben durch Scrollen zurückholen und editieren.

wer am Computer arbeitet wird sich über die Ausgabe und das Rechnen in verschiedenen Zahlensystemen (Binär, Octal, Hexadezimal) inklusive logischer Grundoperationen (and, or,xor,not...) freuen.

Zuerst überflüssig fand ich die einprogrammierten Konstanten und Umrechnungsfunktionen. Zumindest das erste hatte auch mein letzter Rechner und ich habe es nie benutzt. Das lag daran, dass man die Konstanten uf dem Deckel des Etuis vermerkt hat (sonst kann man sich kaum die Nummer merken unter der sie gespeichert ist) und das musste ich erst umklappen, was ich als umständlich empfand. Beim FX-991ES ist beides in einer Schale vermerkt die man unter den Rechner stecken kann - aber eben auch abnehmen. Ich habe mich schnell dran gewöhnt, zumal das Dot-Matrix LCD nun auch den Namen der Konstante oder die Umrechnungsformel anzeigt und nicht nur eine Zahl.

Die Umrechnungen konnte ich früher aus dem "ff", aber bei meinem letzten Buch habe habe ich nun viel zwischen US und SI Einheiten umrechnen müssen und mich bald gewöhnt dass es schneller geht über die Konvertierungsfunktionen die man über Shift-8 und zweistellige Nummer aufrufen kann. Bald kann man die häufig benutzten auch auswendig so ist 03 z.B. die Umrechnung von Fuss in m.

Das zu den Vorteilen: Sie sind sicher überlegenswert ob sich nicht alleine aufgrund dessen der Rechnerkauf lohnt.

Was mich stört sind zwei Dinge. Mit dem einen kann man noch leben. Das ist das ich wie bei jedem Rechner Zeugs bezahle, dass ich nicht brauche. Ich denke das implantieren von Funktionen für den Matheunterricht (Differenteren, Integrieren, Wertetabelle, Gleichungslösen) hat eine Menge Speicher gekostet denn ich gerne anders eingesetzt hätte. Ich brauch das nicht, wahrscheinlich viele auch nicht die als Ingenieur immer mit denselben Rechnungen und Gleichungen zu tun haben.

Das gilt auch für die lineare Regression: Es gibt diese mit 7 Formen und man kann bis zu 40 Wertepaare eingeben. Ich würde niemals so viele Werte in einen Taschenrechner eintippen, dass ist zu mühsam, trotz größerem Display. Aber der Speicher könnte anders genutzt werden. Zum Beispiel um mehr als 6 Variablen zu haben. 26, eine für jeden Buchstaben wären toll, den Platz gäbe es ja wenn 80 Werte bei der linearen Regression eingetippt werden.

Vor allem stört mich, dass ich zwar im Display die letzten Berechnungen anzeigen und verändern kann, aber ich kann nur auf das letzte Ergebnis zurückgreifen. Wenn man über Kombination von Alpha+Ziffertaste auf die letzten 9 Ergebnisse zurückgreifen könnte wäre das ein echter Fortschritt.

Vor allem aber: Ein kleiner Speicher für eine Handvoll eigener Formeln. Mir kamen sowohl im Beruf als Lebensmittelchemiker wie auch im Hobby immer wieder dieselben Berechnungen unter. Es sind ja meistens keine komplexen Programme, sondern einfache Berechnungen z.b. diese:

v = G*M / r²

Damit berechnet man die Geschwindigkeit in einer Kreisbahn um einen Himmelskörper. Eine Anweisung um z.B. r abzufragen (G ist Konstant und meistens interessiert man sich ja für einen Himmelskörper, also ist auch M konstant) und die Möglichkeit die Formel abzulegen würde ja schon reichen. Es muss ja nicht gleich vollständig programmierbar sein und einige KB Speicher. Wenn man die (wenn man die 20 neuen Variablen und 9 Zwischenergebnisse) verbliebenen 51 Wertepaare, entsprechend rund 208 Byte dafür nutzen könnte wäre vielen gedient - 208 Bytes sind nicht viel, doch da jeder für einen Tastendruck seteht ist das nur für Formeln ausreichend. Obige Formel würde mit einer Eingabe z.B. nur 11 Bytes belegen.

Ich meine das Casio mal seine Produktpalette verändern sollte. Anstatt zig verschiedene Schulrechner mit immer mehr Funktionen anzubieten vielleicht mal obige Punkte überdenken und einen preiswerten Rechner für Ingenieure kreieren.

Dienstag 12.10.2010: "Testpiloten, Piloten, Sekretärinnen, Wissenschaftler"

So lautete das Resümee, das die NASA Astronauten der vierten Gruppe über die Einteilung zu den Missionen zogen. Die vierte Gruppe wurde ja geschaffen aufgrund der Forderungen zahlreicher Universitäten und Druck der wissenschaftlichen Gemeinde, doch auf die Mondmissionen doch auch Wissenschaftler mitzunehmen.

Die NASA gab dem Druck nach, doch anfreunden konnte sie sich nicht mit der Forderung. Es ging damit los, dass nur sechs Wissenschaftler gut genug waren Astronauten zu werden. Diese wurden dann auch nach der Rekrutierung erst mal auf eine einjährige Ausbildung geschickt um das Fliegen von Düsenflugzeugen zu lernen. Doch selbst als sie zurückkamen wurden sie nicht eingeteilt. Stattdessen kamen Astronauten der nächsten Gruppe, die 10 Monate später rekrutiert wurden zuerst zum Zuge. So kam nur einer als Lunar Module Pilot bei Apollo 17 zum Einsatz, und dies auch nur deswegen weil es massive Proteste gab, dass kein Wissenschaftler während des Apolloprogramms mehr zum Einsatz kam, denn die Planung sah bei der primären Besatzung eigentlich Joe Engle als LM-Pilot vor.

Die Argumentation der früheren Astronauten - die in Form von Deke Slayton und Alan Shepard auch über die Einteilung von Besatzungen entschieden - war, dass die Landung eines Raumfahrzeugs, wie auch die gesamte Steuerung noch so riskant war, dass man Leute mit einem kühlen Kopf und technischem Verständnis brauchte und nicht Wissenschaftler die einem Forschungstrieb nachgingen. Es wäre auch nicht möglich auf einen zu verzichten.

Ich finde das ziemlich chauvinistisch. Nun möchte ich nicht bestreiten, dass für die Raumkapseln viel technischer Sachverstand notwendig ist. Doch damit hat das ja nichts zu tun. Wer ein naturwissenschaftliches Studium absolviert der hat es in der Regel auch mit technischen Geräten zu tun, und wenn dieses Argument ziehen würde, dann sollten nicht Piloten fliegen, sondern Ingenieure oder noch besser die Konstrukteure der Kapsel. Nun könnte man argumentieren, Testpiloten würden nicht so schnell in Panik geraten - dem mag so sein, aber die Missionen wurden so ausgelegt, dass es immer möglichst viel Zeit zum Nachdenken gab. Selbst bei dem Start gab es eine 10 s Frist, zumindest waren soweit die Benachrichtigungs- und Sicherheitssysteme ausgelegt und bei der Mondlandung konnte die Fähre bis zu 60 s lang schweben. Es gab also genügend Zeit nachzudenken und auch den Boden zu konsultieren, was integraler Bestandteil der Mission war.

Sicherheit kommt meiner Ansicht nach nicht durch eine Vorbildung als Pilot sondern durch Training mit dem Raumfahrzeug, Vertrautheit mit diesem und vor allem das Üben von Notsituationen. Ich sehe keinen Grund warum hier Wissenschaftler schlechter sein sollte, vor allem weil es sich ja um neue  Geräte handelte und nicht um Kopien von Flugzeugen. Das eine gewisse Vorbildung ja auch hinderlich sein kann zeigte sich im Geminiprogramm als die Versuche der Piloten die zweiten Stufen der Titan anzufliegen dazu führten, dass sie sich von ihnen entfernten - Himmelsmechanik ist eben nicht dem Fliegen vergleichbar.

Man könnte nun meinen, das war mal. Inzwischen ist die NASA schlauer. Aber ich habe da meine Zweifel. Ich habe mal geschaut wer so derzeit bei der NASA Astronaut ist und dabei fiel mir auf, dass die meisten vom Militär kommen, so geschätzt etwa 40%. Ds ich meine Zweifel habe, dass beim Militär so viele Wissenschaftler und Fachkräfte ausgebildet werden, kommt nur der gleiche Grund in Frage wie schon früher: Piloten werden bevorzugt. Dabei könnte ja das Shuttle automatisch landen (das Ausfahren des Landefahrwerks bekäme ja noch jemand hin der nicht fliegen kann). Der Grund dafür greift also eher noch weniger als früher, zumal die Missionen ja noch mehr wissenschaftliche oder zumindest missionsspezifische Kenntnisse erfordern als früher.

So viel hat sich nicht geändert und das ist nicht nur traurig für die NASA, sondern auch ein Zeichen wie wenig zumindest bei den heutigen Raumfahrzeugen an "Tourismus" zu denken ist - mal abgesehen von den exorbitanten Startpreisen. Offensichtlich sind sie noch so komplex, dass jeder eine mehrjährige Ausbildung haben muss um sie zu fliegen. Mehr noch: Selbst bei den Astronauten die am häufigsten im All waren zwei Jahre zwischen zwei Missionen liegen und man ja eigentlich annehmen sollte, dass diese, wenn sie einmal geflogen sind mit dem Shuttle vertraut sind, dann zeigt das wie komplex die heutigen Raumfahrzeuge noch sind, oder vielleicht auch sein sollen. Sonst könnte man ja auf die Idee kommen, die Besatzung wäre gar nicht nötig...

Mittwoch 13.10.2010: Wo ist das Wasser der Venus hin?

So heute mal ein Beitrag aus dem Bereich Astronomie. Auch das ist ja eines meiner Interessengebiete. Ich denke da wird noch mehr kommen. Ich möchte auch ankündigen, dass ich vom 7-14.11. eine Woche keinen Blog machen kann und hoffe bis dahin noch einige Gastbeiträge eingeschickt bekomme um die Lücke zu füllen und vielleicht schreiben Thomas und Kevin ja einige Gastbeiträge. Sie können das ja direkt.

So, nun wo ist das Wasser der Venus hin? Das ist eine gute Frage, Denn die Erde hat Wasser und auch der Mars, wenn auch nicht mehr so viel wie früher. Die Venus ist dagegen weitgehend trocken. Die gesamte Wassersäule in der Atmosphäre würde nur eine 3 cm dicke Wasserschicht geben. Würde man das Wasser der Ozeane dagegen gleichmäßig verteilen, so bekäme man eine 3000 m dicke Wasserschicht. Woher kommt also der Unterschied um den Faktor 100.000?

Nun nach den gängigen Vorstellungen über die Entstehung des Sonnensystems war Wasser eines der häufigsten Elemente im Urnebel. Das heist jeder der Protoplaneten hatte die Chance Wasser zu binden. Ob dies gelingt hing von einigen Faktoren ab: Die wichtigsten sind die Entfernung von der Sonne und die Größe des Protoplaneten. Wenn der Himmelskörper weit genug von der Sonne entfernt ist, dann gefriert das Wasser zu Eis und es kann nicht mehr verdampfen. Auch kleine Himmelskörper können so viel Wasser binden. so bestehen die Monde ab Saturn weitgehend aus Eis, bei Jupiter ist es abhängig von der Entfernung: Kallisto enthält größere Mengen, Io praktisch kein Wasser: Je näher der Körper Jupiter ist desto stärker wurde er durch Gezeitenkräfte durchgewalkt (und dadurch erwärmt) und desto höher die Chancen, dass Gase von Jupiter aufgesogen wurden.

Nach den gängigen Theorien sollten die erdähnlichen Planeten alle Wasser in ungefähr der gleichen Menge aufweisen, aber aus unterschiedlichen Gründen verloren haben. Bei Merkur ist es einfach: Er ist zu klein, Zudem ist er nahe an der Sonne. Wasser war immer gasförmig und wie auch alle anderen Gase (Merkur hat keine Atmosphäre) ging der Wasserdampf verloren.

Mars auf der anderen Seite ist auch klein, aber weiter von der Sonne entfernt. Er kann zwar auch nicht Wasserdampf halten (auch nicht deutlich schwere Moleküle, weshalb die Atmosphäre heute sehr dünn ist), aber er war weit genug weg, dass das Wasser dort ausfrieren konnte und nun zum größten Teil in unterirdischem Permafrost steckt. Aber auch dies ist nur ein kleiner Teil des ursprünglichen Wassers war. Denn immer wieder wurde der Mars wieder wärmer, Wasser taute auf, verdampfte bei dem niedrigen Atmosphärendruck und ging verloren.

Die Erde konnte ihr Wasser halten. Sie ist groß genug und weit genug von der Sonne entfernt, dass es flüssig und nicht gasförmig ist. Die Venus gleicht der Erde, warum lief es so viel anders?

Als man die Venus nur im Fernrohr als wolkenverhangenen Planeten kannte, so bis Anfang der sechziger Jahre, spekulierte man über die Zusammensetzung der Atmosphäre und wie es dort aussehen würde. Würde man die Erde an die Position der Venus setzen, so würde sie eine Oberflächentemperatur von 38°C aufweisen.

So dachte man die im Teleskop sichtbaren Wolken würden aus Wasserdampf bestehen und dort gäbe es eine subtropische Vegetation. Nun bestehen die Wolken aus Schwefeldioxid und die Bodentemperaturen liegen bei 480 °C.

Was ist passiert? Bis heute ist noch viel zu klären bei der Venus. Es ist bis heute nicht möglich, die Oberfläche längere Zeit intensiver zu untersuchen und die letzten direkten Messungen der Atmosphäre sind auch ein 25 Jahre alt. So bleibt nur die Erkundung auf dem Orbit und die ist durch die dichte Atmosphäre behindert. So bleibt viel spekulativ. Was man von Messungen von Pioneer Venus und von Untersuchungen von Venus Express weiss, ist das es eine Anreicherung an Deuterium gibt.

Deuterium ist eine Form des Wasserstoffs mit einem zusätzlichen Neutron im Atomkern, er ist doppelt so schwer wie der normale Wasserstoff. Er kommt zu einem kleinen Bruchteil neben dem normalen Wasserstoff vor. Da er doppelt so schwer ist, ist es für ihn schwieriger aus dem Gravitationsfeld zu entkommen. Er wird angereichert. Die Anreicherung ist um so größer je mehr Wasserstoff der Planet im Laufe der Zeit verloren hat. Es gibt nun bei der Venus eine deutliche Deuteriumanreicherung um den Faktor 10 vorhanden. Das bedeutet, dass die Venus einen großen Teil ihres Wassers verloren hat. Die Frage ist nur wie viel? Darüber gehen die Meinungen auseinander. Am oberen Ende steht ein postulierter Wasserdampfpartialdruck von 26 Mpa, das korrespondiert einer Wassersäule von 1600 m. Am unteren Ende die direkte Zuordnung zum H/D Verhältnis, also der Verlust von 9/10 des Wassers, was wären dann 0,3 m. Weniger kann es nicht sein.

Was wahrscheinlich passiert ist, darüber scheint aber Gewissheit zu bestehen: Es gab einen explodierenden Treibhauseffekt. Bei allen erdähnlichen Planeten bestand die Uratmosphäre aus Kohlendioxid, Methan und vor allem Wasserdampf. Was passierte auf der Erde? Sie kühlte ab. Die Uratmosphäre hatte einen starken Treibhauseffekt, aber irgendwann fiel trotzdem die Oberflächentemperatur ab, soweit dass Wasser in flüssiger Form existieren konnte. Damit entfiel zum einen ein Treibhausgas - der Treibhauseffekt wurde geringer und noch gravierender: In Wasser lösten sich auch Kohlendioxid und Methan wodurch der Effekt noch kleiner wurde.

Bei der Venus fiel niemals die Temperatur so weit ab, dass Wasser flüssig wurde. Damit kam es zu einer Rückkopplung: Die frühe Venus war vulkanisch und tektonisch viel aktiver als heute und sie spuckte neue Gase aus - der Treibhauseffekt wurde stärker und die hohen Temperaturen verhinderten eine Abkühlung der Oberfläche, wodurch diese noch heißer wurde und noch mehr Gase ausspuckte. Ein Model postuliert, dass dies soweit ging bis die Oberfläche eine Temperatur von 800-1000°C erreicht hat. Bei dieser Temperatur beginnen zahlreiche unedle Elemente mit dem Wasser zu reagieren, speziell Elemente der Eisengruppe. Aus Eisen/Eisensulfid wird Eisenoxid und es entsteht freier Wasserstoff und Schwefeldioxid. Der Wasserstoff geht ins Weltall verloren und das Schwefeldioxid finden wir noch heute in der Atmosphäre (der Großteil wird auch mit der Kruste reagiert haben).

Selbst wenn es nicht soweit kommt, wird die Venus durch Photodissoziation Wasserstoff verlieren und der Sauerstoff kann dann (schon bei normalen Temperaturen) mit der Oberfläche reagieren.

Das sind die Tehorien über den Verlust der Atmosphäre der Venus. Doch viel ist eben noch ungeklärt. Vor allem ist der genaue Verlauf ungeklärt. Und: Vor 500-Millionen Jahren wurde die gesamte Oberfläche umgestaltet - könnte das nicht die Atmosphäre verändert haben? Doch dazu später mehr. Das schreit doch nach einem Venus -Atmosphärenballon um mehr über die Atmosphäre zu erfahren. Wäre das nicht eine Tolle Idee für einen Gastbeitrag von Kevin? 


Sitemap Kontakt Neues Impressum / Datenschutz Hier werben / Your advertisment here Buchshop Bücher vom Autor Top 99