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Web Log Teil 228: 24.5.2011 - 1.6.2011

Dienstag den 24.5.2011: Skylab

So, nachdem nun auch bei Amazon das Bild zu sehen ist, will ich (wie nach jedem Buch), an dieser Stelle mal Werbung für das Skylab Buch machen. Für die die schon das Gemini Buch haben, muss ich wenig sagen - der Aufbau ist im Prinzip der gleiche, nur ist es knapp dreimal dicker. Für alle anderen: es ist ein Buch, das weniger den Hauptaugenmerk auf die bemannten Missionen legt, sondern auf die Station, das heißt sehr ausführlich wird die Projektgeschichte, der Aufbau der Station und ihre Subsysteme beschrieben, weniger stark das Besatzungstraining und die bemannten Missionen. Ein umfangreiches Kapitel gibt es auch über die Saturn IB und Saturn V. Danach folgen die Bemühungen die Station zu retten oder wenigstens den Schaden beim Verglühen zu minimieren. Es gibt auch eine kurze Beschreibung jedes der rund 80 Experimente an Bord der Station und einen kleinen Vergleich mit der ISS. Abgerundet wird das Buch durch Statistiken (Skylab in Kürze) und ein ausführliches Abkürzungsverzeichnis mit den entsprechenden Erklärungen. Kurzum ein typisches Buch nach dem Muster "Wo Bernd Leitenberger drauf steht sind Fakten drin".

Ich denke, wenn man eines der beiden neueren englischsprachigen Bücher zu Skylab (ich empfehle das von Shyler: Skylab - America's Space Station) dazu kauft, die beide sich auf die bemannten Missionen konzentrieren, dann hat man einen guten Überblick über das Projekt aus beiden Blickwinkeln. Wer sich über die Station selbst informieren möchte, kommt nicht an dem Buch vorbei, außer er will wie ich bei der Recherche rund 2.000 Seiten NASA Referenz durchlesen.

Einer hat es ja schon bei Amazon gekauft (mich würde interessieren wer es ist, da es noch im "Ist noch nicht lieferbar Stadium" war, denke ich ist es ein Blogleser. Er soll sich mal bei mir melden). Ich bin mal gespannt wie es ankommt.

Besonderen Dank, bei diesem recht umfangreichen Buch, auch an die Korrekturleser, vor allem an Arne, der diesmal zum ersten Mal beteiligt war und wie ich meine, sehr gute Arbeit geleistet hat. Beim Schreiben bin ich immer wieder gewechselt von der Vergangenheit in die Gegenwart. Über 300 Seiten in der Vergangenheit lesen sich einfach holprig. So habe ich die Gegenwart für die Beschreibung der Station selbst gewählt (man kann ja mit dem Buch in der Hand durch das zweite Flugexemplar im Smithsonian Museum laufen) und die Vergangenheit für die Missionen. Aber das ist mir spät eingefallen und war nicht durchgängig. Arne hat vieles was da noch liegen blieb aufgelöst und auch die Freiheiten die ich meinen Korrekturlesern einräume, nämlich Sätze umzuschreiben oder umzustellen, damit sie verständlicher werden, genutzt und damit dem Buch einen großen Dienst getan.

Da Arne sich schon für das nächste Buch gemeldet hat, kann auch auch schon ankündigen was das wird. (nach den Computergeschichten, die ja auch noch in der Korrektur sind). Ich denke an einen Diät-Ratgeber in dem ich meine Erfahrungen als Lebensmittelchemiker, aber auch persönlich einfließen lassen kann (ich habe vor 5 Jahren 33 kg abgenommen und 28 kg sind auch heute noch weg). Derzeit habe ich nicht Lust auf große Projekte (die beiden letzten Bücher waren beide rund 300 Seiten stark), ein Diätratgeber liegt da eher im 100 bis 200 Seiten Bereich. Mich würde auch interessieren ob es generell mehr Leser für diese Art von Bücher gibt und ich vielleicht da mehr machen sollte. Schließlich ist das "Was ist Drin" Buch, obwohl es sehr fachlich ist gut für ein Drittel des Umsatzes obwohl es nur einer von 11 Titeln ist. Wenn sich alle so gut verkaufen würde, dann wäre es fast eine Abdeckung der Grundbedürfnisse...

Freitag 25.5.2011: Liebe VGWORT

Nachdem ich mir den Mai vorgenommen habe, für Dinge die ich immer vor mir hin schiebe, habe ich mich nun einem weiteren leidigen Thema zugewandt, dem der VG-Wort Marken. Also VGWort ist ja die Verwertungsgesellschaft die Gebühren ausschüttet, die es für die Möglichkeit der Kopien gibt. Die werden bezahlt, wenn man einen Scanner oder Kopierer kauft oder Audiocasetten etc. Jeder, der Autor ist, kann sich dort anmelden und das habe ich beim ersten Buch auch getan.

Nun schüttet die VG Wort auch Aus, wenn man Texte im Internet publiziert.- darauf bin ich erst recht spät, 2009 gekommen. Das Problem ist, dass die Überwachung dass man auch einen gewissen Bekanntheitsgrad hat, auch gewährleistet sein muss. Das geschieht dadurch dass man ein transparentes GIF einbetten muss, das vom VGWORT Server stammt und der zählt dann die Aufrufe.

Soweit so gut. Das machen ja Webcounter wie den, den ich seit 1998 habe, schon immer. Nur wie die VGWort das gelöst hat ist wirklich umständlich. Es gibt Marken, die man einbauen muss. Jede Marke (=Bild) hat einen 32 stelligen Hexadezimalcode. Jede hat zudem einen privaten Code. Wenn man, wie ich das am Anfang so gemacht habe, einfach aus den CSV Dateien den Code herauskopiert und denkt - fertig ist, dann kommt ein Jahr später die Quittung: Die Meldung über erreichte Mindestzugriffe mit dem Privatcode. Privatcode? Der hat den Umzug vom letzten Rechner nicht überstanden. Ohne den kann man aber nicht angeben welche Seite dahinter steht. Super, das Geld kann ich also in den Wind schreiben. Daher schrieb ich ein Programm, dass nun die Marken einbaut, dabei achtet ob schon eine drin ist oder doppelte durch neue ersetzt (kann passieren weil ich oft bei neuen Aufsätzen den Text ersetze, aber den Anfang und das Ende mit den Menüs aus einem anderen Aufsatz der Rubrik kopiere.

Was nicht automatisierbar ist, ist das manuelle Eintragen jeder URL in das Webformular der VGWort. Das hat mich zwischen Montag und Mittwoch einen vollen Arbeitstag für rund 700 Seiten gekostet. Ich frage mich, warum es so umständlich sein muss. Warum geht das nicht, wie bei einem Webcounter oder Google Analytics? Ich denke bei jedem Bild kann der Webserver der VGWort feststellen, von woher die Anforderung kommt und diese Seiten zählen. So wäre nur ein Bild pro Webpräsenz nötig. Zumindest sollte eine solche Möglichkeit bestehen, für die noch zahlreichen Präsenzen mit eigenen Seitentiteln ohne Context Managementsystem, das ja Seiten automatisch erzeugt und bei dem es keine direkte Zuordnung mehr zu einzelnen Seiten gibt.

Das zweite ist die allgemeine Kommunikation bei Printmedien. Da gibt es Vergütungen, wenn man in Bibliotheken vertreten ist (das ist bei mir mangels Bekanntheit nie der Fall) oder man zumindest 100 Exemplare verkauft hat (in halber Höhe). Bisher habe ich dann immer Kopien meiner BOD Abrechnungen zugeschickt. Rückmeldung? Keine. Nicht mal ob es 100 Exemplare im ersten Jahr oder pro Jahr oder überhaupt sein müssen. Auch nicht, was anerkannt wird, oder nicht. Dann gibt es irgendwann einen Scheck mit "Vergütung gesamt" - wie sich der berechnet, ist mir auch ein Rätsel Für 2008 waren es 400 Euro bei zwei Titeln, für 2009 waren es 200 Euro bei vier Titeln. Vielleicht sollte ich weniger schreiben....

Eine Rückmeldung wäre auch mal nett. Das könnte ja auch mal automatisiert erfolgen. Bei den Meldungen geht das ja auch.

Bei den Webseiten fiel mir auf, wie viele es inzwischen sind, auch teilweise mit sich wiederholenden Themen. Ich habe eine neue Sitemap erstellt, die nun über 1000 Seiten listet. Viele Seiten habe ich schon wieder vergessen und dann erst mal reingucken müssen, was da drin steht. Dabei mache ich, seit ich Bücher und Blog schreibe, kaum mehr was. Nun gibt es ja bei dem Bereich denn ich abdecken will (Raumsonden und Trägerraketen) kaum was neues. Vor allem aber gibt es beim Blog einfach mehr Rückmeldung, was mir auch wichtig ist und die Bücher erlauben es mir, ein Thema umfassender abzuhandeln, als es mit der Website möglich ist. Inzwischen ist es auch so, dass ich beginne einzelne Buchkapitel auch wieder in die Website aufzunehmen, wie diese Woche das über die Forschungsmodule der ISS.

Der nächste Brocken wird die Steuererklärung sein. Da graut mir jetzt schon....

Sonntag 29.5.2011: Being Erica - oder was wäre wenn?

Ich bin ja in den letzten Monaten treuer Seher von zdf neo geworden. Und das obwohl ich es nicht live sehen kann (ist zwar im Kabel drin, aber nur digital und für mich tuts noch die alte Röhre). Ist schon komisch, das gute neue Serie in ZDF neo kommen und das ZDF sein Programm mit Krimis und Telenovellas zupflastert. Was mich auf den heutigen Blogeintrag gebracht hat, ist "Being Erica". Die Story: Erica Strange wacht nach einer Haselnussallergie im Krankenhaus auf und muss danach eine Psychotherapie machen (nein, ich habe da auch nicht den Zusammenhang verstanden). Der Therapeut ist eigentlich ein Zauberer, denn Erica kann einen beliebigen Tag in ihrem Leben nochmals erleben. Alles was sie dann macht, verändert sich aber nur in ihrer Erinnerung. Der Tag selbst bleibt so, wie er ist, für alle anderen. "er wird gelöscht" wie es dort heißt. Es dreht sich (nicht nur) um viele Momente in Leben von Erica, die nach dem Motto gehen - was wäre gewesen, wenn ich damals das getan hätte und nicht das?

Das ist ein Lieblingsthema der Filmindustrie, denn es gibt etliche Filme in denen Leute in ihre eigene Vergangenheit zurückreisen um etwas zu ändern oder es wird als Traum den Leuten gezeigt wie im Weihnachtsklassiker "Ist das Leben nicht schön?". Ich weiß nicht ob ich da eine Ausnahme bin, aber das hat mich eigentlich nie beschäftigt. Sicher gibt es in meinem Leben zig Punkte, wo sich Wege verändern können, Abzweigungen oder Möglichkeiten. So habe ich ja zuerst Chemie studiert, bin dann auf Lebensmittelchemie gewechselt und habe ein Jahrzehnt später noch ein Softwarestudium absolviert. Programmiert habe ich schon vor dem Abi - hätte ich nicht gleich den Weg einschreiten können? Komischerweise habe ich mich das nie gefragt. Vielleicht auch, weil ich gerne Lebensmittelchemie studiert habe und das Studium auch heute noch im Alltag sehr nützlich ist.

Wenn mich die Vergangenheit beschäftigt, dann eher die Situationen die peinlich waren, oder in denen ich mich blamiert habe oder wo ich einfach besser die Klappe gehalten hätte. Aber nachzudenken, wie wohl das Leben verlaufen verlaufen wäre hätte ich mich anders entschieden, kam mir nie in den Sinn. Ich weis nicht ob ich da eine Ausnahme bin, oder es vielleicht eine persönliche Prägung ist. Ich weis zum Beispiel, das ich Pessimist bin. Hängt es damit zusammen, dass ich mich eher an negative Dinge im Leben erinnern, oder geht das auch Optimisten so?

Das ganze ist ja, wenn man es genauer betrachtet, sogar eine philosophische Frage. Ich kann mich dunkel mal dran erinnern (ich denke es war von Hoimar von Dithfurth) gelesen zu haben, dass wir in dem Sinne keinen freien Willen haben. Das sollen Ergebnisse der Zwillingsforschung sein. Also Kinder, die getrennt adoptiert wurden und sich nicht kennen weisen nicht nur identische Lebensläufe auf sondern selbst in Kleinigkeiten ist selbst ihr Leben identisch - sie richten ihre Wohnungen ähnlich ein, suchen ähnliche Ehepartner aus und haben selbst dieselben Marotten wie z.B. die immer Gummis an der Hand zu tragen oder die Angewohnheit im Fahrstuhl bei vielen Leuten laut zu niesen.

So gesehen ist die Frage schon überflüssig. Immerhin: Erica bringt sie was. Sie lernt meistens, dass die Situation früher komplexer war oder sie einfach Dinge übersehen hat und sie lernt immer etwas das sie sofort ins jetzige Leben übertragen kann - eben typisch Film....

Montag 30.5.2011: Die ökonomische ISS Versorgung

Willkommen bei einem neuen Aufsatz in der Rubrik: "Wir wissen es besser als die NASA" (was angesichts des derzeitigen Chaoses dort auch wirklich kein Problem ist). Nehmen wir mal an, man hätte die ISS richtig geplant und dazu gehört auch ein echtes Versorgungskonzept. Die ISS soll nach den derzeitigen Planungen noch 9 Jahre betrieben werden, Weitere 13 Jahre wurde sie aufgebaut. Selbst wenn ein Transporter nur einmal pro Jahr sie anfliegt, kommt da also eine schöne Anzahl an Exemplaren zusammen.

Entsprechend sind auch Kosten recht hoch, wenn der Transport zu teuer ist oder die Nutzlast zu gering. Auf der Erde gibt es verschiedene Güter zu transportieren: sperriges Frachtgut wie Lebensmittel, Paletten, Wasser, Benzin, Druckgas. Kennen Sie einen Transporter der mehrere dieser Güter befördert? Also den Möbeltransporter, der auch Wasser, Druckgas und Treibstoff befördert? Nein? Das liegt wohl daran, dass man hier auf der Erde ökonomisch denkt und nicht meint die eierlegende Wollmilchsau erfinden zu müssen. Ganz anders wird es wenn Raumfahrtagenturen sich demselben Thema annehmen, dann kommen genau solche Wolpertinger raus.

Das bedeutet: Pro Transporter nur ein Frachtgut. Also einer für:

Bis auf die Cygnus sind alle Transporter Multitalente. Das HTV kann Fracht und Paletten. Das Shuttle konnte Fracht und Paletten. Die Progress können Treibstoff, Gase, Wasser, Fracht und das ATV auch. Bei den Progress gibt es sogar zwei Typen, der eine mehr für den Treibstofftransport ausgelegt und der andere mehr für den Frachttransport. Die Dragon kann wie das HTV Fracht und Paletten und zugleich auch noch den Rücktransport.

Warum das von Nachteil ist, zeigt sich am ATV. Dort befinden sich die Gas- und Wassertanks hinter dem Druckbehälter. Selbst wenn man sie entfernt, bleibt die Doppelwand, die Leitungen und die Verstärkung der Struktur um ihr Gewicht aufzunehmen. Das gilt auch für die Treibstofftanks im hinteren Teil. Es ist auch nur möglich den Treibstoff zu reduzieren, aber wegen der Doppelfunktion als Antriebstreibstoff kann er nicht komplett eingespart werden. Der Druckbehälter vorne enthält auch den Kopplungsadapter. Er kann daher nicht eingespart werden, selbst wenn es keine Fracht in ihm zu befördern gäbe.

Daher Vorschlag 1: Ein Transporter pro Frachtsorte.

Europa hätte sich auf Treibstoff beschränken können: Die EPS Oberstufe hat schon lagerfähige Treibstoffe und das Triebwerk ist wiederzündbar. Hätte man an die EPS-Oberstufe ein Avionikteil angebracht, wie das des ATV mit kleinen Triebwerken, so hätte man einen reinen Treibstofftransporter. Die Vorteile wären neben viel kleineren Entwicklungskosten offensichtlich: Das Aestus-Triebwerk nutzt den Treibstoff besser aus, man benötigt rund 10% weniger davon. Die Avionik könnte auch die VEB ersetzen und so rund 1,5 t Gewicht einsparen (klappte als kombiniertes Gefährt ja schon bei den KH1-8 Satelliten gut). Selbst ohne, wäre ein reiner Treibstofftransporter für rund 12 t Treibstoff gut - mehr als 50% Nutzlastgewinn verglichen mit dem ATV.

Russland kann wegen der kleinen Nutzlasthülle der Sojus keine großen Druckbehälter starten. Daher wäre ein eigener Wasser/Gastransporter sinnvoll. Das Servicemodul der Progress könnte einen Kopplungsadapter mit einer Betankungseinrichtung transportieren, angeschlossen an einen Wassertank und einer oder mehreren Druckgasflaschen je nachdem ob nur Wasser oder auch Gase transportiert werden sollen. Tank- und Frachteinheit würden entfallen. Das Problem der heutigen Progress ist das Wasser/Druckgas in vielen kleinen Tanks befördert wird, anstatt einem großen Tank und einem Druckgastank zur Förderung. Die Menge ist daher auf rund 450 kg pro Flug begrenzt.

Anstatt dem HTV in der heutigen Form wäre ein reiner Frachttransporter für die Beförderung von Racks sinnvoll (weder Cygnus noch Dragon können diese aufgrund ihrer Größe befördern).

Die Dragon in der heutigen Form ist geeignet für den Transport von Paletten (im Erweiterungszylinder) und den Rücktransport von Ergebnissen. Das Hauptproblem ist, dass diese beiden Anforderungen recht gering sind. Man benötigt nicht viele Paletten und auch nur 1000 bis 1.500 kg Fracht die zur Erde zurückgebracht werden. Ein Flug pro Jahr würde ausreichen. Für den Frachttransport ist die Kapsel aber nur bedingt geeignet. Ihr Volumen ist zu klein und sie ist unnötig massiv für den Job. Doch auch die Cygnus ist nicht ideal. Sie ist zu klein für Standardracks und sie leidet unter dem Volumenproblem: Ihr Druckbehälter hat einen Durchmesser von 3,0 m bei einer Länge von 3 m. Geht man über auf 4,4 m Durchmesser und 4 m länge, also die Abmessungen von HTV und ATV, so steigt die Oberfläche (verantwortlich für die Masse) um den Faktor 95%, das Volumen (verantwortlich für die beförderte Fracht) aber um 186% - es lohnt sich einfach große Transporter zu bauen.

Vorschlag 2: Nicht nur die Nutzlast optimieren, sondern auch die Kosten

Gehen wir von einer neutralen Kostenbetrachtung aus. Neutral heißt man schaut sich mal die Kosten an. Was verursacht die Kosten? Sicher nicht die Druckbehälter. Es sind die Buse, mit der Stromversorgung, Lageregelung, Computern, Thermalkontrolle. Satelliten arbeiten heute einige Jahre bis Jahrzehnte. Diese Avionikbusse verglühen aber mit dem Rest der Transporter bei jedem Einsatz. Sinnvoll wäre es daher sie wiederzuverwenden. Zumindest bei den Transportern mit Druckfracht, die keine Flüssigkeiten und Gase transferieren müssen sollte dies recht einfach sein. Es müsste eben der Frachtbehälter zwei Adapter haben. Einen zur ISS hin und einen zum Bus. Nach dem Verlassen der Station bremst der Bus zuerst ab, sodass der Bus verglüht, trennt ihn ab und zündet gleich wieder um sich selbst in eine sichere Bahn zu bringen. Das Problem ist nur dass dies zeitkritisch ist, da zwischen erster Zündung und Verglühen nur etwa 30-40 Minuten liegen. Es muss also automatisch geschehen. Es muss aber nicht optimal sein - es reicht wenn die Bahn eine Mindesthöhe von 200 km hat, es muss nicht dieselbe Bahn wie vorher erreicht werden. Dann hat man genügend Zeit um sie in Ruhe anzuheben.

Auf der anderen Seite spart dies nicht nur einen Bus ein, sondern erhöht auch die Nutzlast. Denn der Druckbehälter der beim zweiten Start vom Avionikbus abgeholt wird benötigt diesen nicht und ist so um 4-5 t leichter (HTV/ATV). Entsprechend kann die Nutzlast höher werden. Beliebig oft geht das Spiel allerdings nicht, da jeder Transporter etwa 10% seines Eigengewichts als Treibstoff benötigt. Dazu kommt noch Treibstoff um den Avionikteil am Verglühen zu verhindern. Der Treibstoff für folgende Manöver muss auch mitgeführt werden, erhöht aber zugleich als Totgewicht den Treibstoffbedarf für dei ersten Missionen. Realistisch ist eine Wiederverwendung im Bereich von 2-4 Flügen sinnvoll, was immerhin 50-80% der Kosten des Avionikteils einspart.

Wenn man noch weiter geht würde man die Transporter vielleicht modular gestalten, also nicht jedes Land seinen eigenen entwickelt. Auf Bauteilebene ist das ja schon heute der Fall (Druckbehälter, Annäherungssensoren und Triebwerke). Noch weiter würde der Start mit dem billigsten Träger gehen, doch kommen wir spätestens dann in den Bereich der Fiktion, jenseits jeder politischen Unvernunft.

Die bemannte Lösung?

Das ist in der Tat eine offene Frage. Die Sojus ist bewährt und hat seit 40 Jahren keinen Versager mehr aufzuweisen. Aber sie transportiert nur drei Astronauten. Ein neues System würde wohl im wesentlichen nur eine Kapsel mit Triebwerken ohne Serviceeinheit sein. Eine Wohnheit oder eine Serviceeinheit für langen Betrieb oder (wie bei Orion/Apollo) für den Einsatz zum Mond ist bei ISS Flügen überflüssig. 1974 konnte die NASA noch in acht Stunden ankoppeln. So lange könnte man es auch heute in einer engen Kapsel aushalten. Nur kostet ein neues bemanntes System bei den hohen Anforderungen sehr viel Geld und man hätte es schon vor Jahren entwickeln müssen.

Die wahrscheinlich preiswerteste Lösung wäre es die Sojus zu upgraden - die Wohneinheit entfernen und die Wiedereintrittseinheit vergrößern. Die eingesparten 1.370 kg für die Wohneinheit und die 1.000 kg mehr welche die Sojus 2A befördern erlauben es diese um rund 2,95 m Durchmesser zu vergrößern. Das sollte dann für vier Astronauten, vielleicht 5 Astronauten (unten drei, oben zwei)  reichen. Man bräuchte dann zwar immer noch zwei Kapseln, könnte aber die Mannschaft um 33% bis 66% erhöhen. Da derzeit nur 20 h in der Woche geforscht werden (ein Astronaut fiel den Einsparungen zum Opfer und die Russen forschen nicht, sodass netto nur eine halbe Kraft arbeitet) wären zwei Astronauten eine Vergrößerung der Zeit für die Forschung um rund 200%.

Ich denke alles könnte klappen, wenn man an einer vernünftigen Lösung interessiert wäre - nur will man keine vernünftige Lösung sondern jeder will sein System umsetzen. Entweder als Technikdemo, oder weil man nichts neues entwickeln kann und die eigene Raumfahrt mit den Frachttransporten finanziert oder man sucht eine schnelle Lösung um einen Transportauftrag seitens der NASA zu erhalten. Aber was ist schon bei einer Raumstation zu erwarten, deren Nutzungsdauer kürzer als die Aufbauzeit ist?

Montag 30.5.2011: Buchkritik: Sven Piper "Exoplaneten"

Nach Eugen Reichels neuestem Buch nun die nächste Buchkritik eines aktuellen Titels. Sven Piper ist wie ich Jungautor, konnte aber für sein Thema den renommierten Springer Verlag zur Veröffentlichung bewegen. Das Buch spannt einen sehr weiten Bogen. Er beginnt mit einer Geschichte der Astronomie, Dann beginnt die packende Story der Entdeckung der ersten Exoplaneten. Es folgt eine sehr kurze Beschreibung der Methoden, wie man die Planeten neben dem viel leuchtkräftigeren Stern entdecken kann. Das nächste Kapitel widmet sich den Satellitenmissionen und erdgebundenen Instrumenten mit denen bisher Planeten entdeckt. Die Problematik diese direkt abzubilden nimmt das nächste Kapitel ein.

Danach folgt eine Einführung in die Klassifizierung der Planeten und er wirft einen Blick auf einige bekannte Exoplaneten, die besonders aus der Masse herausragen. Es schließt sich ein Vorausblick auf einige geplante Raumfahrtmissionen für die Suche an (irdische Teleskope scheinen wohl nicht so wichtig zu sein) und er beschäftigt sich in den letzten beiden Kapiteln mit der Frage wie Leben im Universum entstehen könnte, wo es im Sonnensystem entstehen könnte und wie sinnvoll die Suche nach anderen intelligenten Wesen sein könnte.

Das gute zuerst: Anders als bei Reichl, sind mir wenige offensichtliche Fehler aufgefallen. Die wenigen hängen alle zusammen: Wenn es darum geht außerirdisches Leben zu postulieren entfallen bei einigen Themen die Kontraargumente. So denke ich als Chemiker, dass es wohl kein Leben auf Siliziumbasis geben wird und ein Blick ins Chemiebuch reicht auch aus, um das zu erkennen. Schiaparelli sprach bei Canali nicht von künstlichen Wasserläufen, sondern natürlichen und inzwischen meint nicht mal die NASA in ALH 84001 Bakterienspuren entdeckt zu haben. Dafür vielen mir viele Ungenauigkeiten auf. So schreibt Piper die Sojus wäre als Trägerrakete für Corot ausgewählt worden, weil sie preiswerter gewesen wäre als eine Ariane und der Satellit auch zu klein ist. Das ist so richtig, allerdings ist das nicht der Grund gewesen. Auch eine Sojus ist noch für den knapp 400 kg schweren Satellit zu groß. aber die Sojus wird von französischen Unternehmen mitvermarktet, die für diesen Satelliten eigentlich ausreichenden Kosmos oder Rockot dagegen nicht. Das ist so ein typisches Beispiel, wo die Aussage zwar im Prinzip richtig ist, aber eben nicht ganz. Dazu gehören auch schon in anderen Kritiken bemerkte Übersetzungsfehler englischer Fachbegriffe ins Deutsche.

Das leitet mich weiter zu der Kernfrage, die ich mir gestellt habe, als ich das Buch las: für wen ist es gedacht oder geeignet. Es gibt meiner Ansicht nach drei Möglichkeiten ein solches Thema zu behandeln:

Sven Pipers fällt in keine der Kategorien und enthält Teile von allen drei und das kann man je nach Sichtweise als Vorteil oder Nachteil sehen. Zum einen findet man erzählerische Bestanteile, wie in der ersten Kategorie. Zum andern geht er nicht so tief in die Materie hinein, wie in der zweiten Kategorie. Trotzdem ist die Informationsdichte recht hoch. Piper schreibt über sehr viele Dinge, vertieft aber keines der Themen, obwohl z.B. es sehr wichtig wäre, die Methoden Exoplaneten zu finden genauer zu beschreiben. Grafiken zur Verdeutlichung würden hier nicht schaden. Wer also schon astronomisch vorgebildet ist, mag an vielen Stellen Tiefe vermissen und sich fragen ob man nicht vielleicht das Kapitel über die Geschichte der Astronomie dafür rausgeschmissen hat. Der Laie dagegen könnte mokieren, das selbstverständlich vorausgesetzt wird, dass man weis, was ein Lichtjahr ist, wie groß die Entfernung ist und wie sich dies auf die Kommunikation auswirkt, oder dass Körper die Zimmertemperatur haben im IR-Bereich Strahlung aussenden und Berge um so flacher werden, je mehr Masse ein Himmelskörper hat. Das wird alles erwähnt, aber nicht erklärt. Selbst ich finde die Angabe, dass Detektoren aus Arsendotiertem Silizium bestehen, als überflüssige Information, die ohne Erklärung nur wichtig ist für Leute, die die Empfindlichkeit verschiedener Detektoren auswendig wissen.

So gesehen kann man das Buch vollständig zerreißen oder hoch loben, je nachdem welche Erwartungshaltung man hat. Im positiven Sinne ist es ein Buch, dass über den Titel hinaus einen sehr breiten Bogen schlägt. Dem Leser auch Astronomiegeschichte, die Entstehung des Lebens oder die Möglichkeiten, wo sich im Sonnensystem Leben bildet nahe bringt und einiege Satelliten ausführlicher bespricht. Im negativen Sinn wird das eigentliche Thema nicht genug vertieft. Die Methoden zur Suche werden nur erzählt, Limits und Einschränkungen finden sich nicht. Es fehlen quantitative Angaben über die bisher gefundenen Planeten. Wie verteilen sich Masse, Entfernungen, Oberflächentemperaturen, Zusammensetzungen? Wie viele Exoplaneten wurden überhaupt entdeckt? Welche Prozesse laufen in 800°C heißen Gasriesen ab etc.. Also viele Detailfragen bleiben offen.

So überlasse ich es dem Leser sich ein Urteil zu bilden.

Mittwoch 1.6.2011: Warum es meiner Ansicht nach kein Leben auf Siliziumbasis geben kann.

Im Anschluss an die letzte Buchkritik meinte Sven Piper, dass nach Ansicht eines Autors man doch nicht Leben auf Siliziumbasis ausschließen kann. Nun ist Sven Piper nicht gerade Experte auf dem Gebiet der Chemie, wie auch einige falsche Übersetzungen chemischer Namen im Buch zeigen. Zeit für ihn und einige andere für eine neue Nachhilfestunde in Sachen Chemie. Warum bin ich der Meinung. Nun man kann es sich recht einfach machen und die Siliziumverbindungen ansehen, doch wir wollen hier mal den Dickbrettbohrerweg beschreiten.

Warum besteht das Leben bei uns auf der Basis von Kohlenstoff? Neben der Möglichkeit vier Bindungen einzugehen spielen auch zwei weitere Faktoren eine Rolle: Kohlenstoff ist ein Nichtmetall und seine Elektronegativität beträgt 2,5. Fangen wir mit dem ersten an. Wir kennen im Periodensystem Metalle und Nichtmetalle sowie einige wenige Verbindungen die dazwischen sind, die Halbleiter. Metalle bilden untereinander Metallbindungen aus, in denen die Elektronen mobil sind. Es gibt keine diskreten Verbindungen, wie sie bei Biomolekülen vorliegen. Mit Nichtmetallen bilden Metalle dagegen ionische Bindungen, dabei verlieren sie eines oder mehrere Elektronen und das Nichtmetall nimmt diese auf. Es entstehen kristalline Bindungen mit Elementarzellen die geometrische Formen haben, wie z.B. der Würfel beim Kochsalz.

Beide Verbindungstypen erlauben den Aufbau hochmolekularer Verbindungen wie Metalle oder Gesteine, aber beide Verbindungstypen sind nicht dafür bekannt, dass die Moleküle sich verzweigen, aktive Zentren und komplexe Strukturen wie die Helix der DNA ausbilden.

Zwar gibt es auch ionogene Bindungen bei Nichtmetallen, aber nur wenn der Elektronegativitätsunterschied recht groß ist. So etwa bei 1,8 spricht man von hohen ionogenen Bindungsanteilen. Die hohe Elektronegativität von Kohlenstoff bedeutet, dass die Verbindung zu den wichtigsten Nichtmetallen nur geringe Differenzen aufweist:

Bindung zu welchem Element Wasserstoff Sauerstoff Stickstoff Phosphor Schwefel
Elektronegativitätsdifferenz 0,3 0,9 0,5 0,3 0,1

Das bedeutet, dass die Bindungen weitgehend gleichberechtigt zu der Kohlenstoff-Kohlenstoffbindung sind. Die polaren Anteile führen dazu, dass bestimmte Bindungen eine erhöhte Reaktivität aufweisen. Kohlenstoff-Sauerstoffbindungen sind zum Beispiel wegen der hohen Differenz reaktiver als Kohlenstoff-Stickstoffbindungen.

Silizium ist dagegen ein Halbleiter, manchmal auch als Habmetall bezeichnet weil es Eigenschaften beider Gruppen hat. Es kann zwar wie Kohlenstoff Kettenmoleküle mit Wasserstoff bilden (anders als Metalle, bei denen diese Hydride kristallin sind). Aber die Elektronegativität beträgt 1,9. Da bis auf den Wasserstoff alle obigen Moleküle eine höhere Elekronegativität als der Kohlenstoff aufweisen ist die Differenz um 0,6 höher, (der Wasserstoff bildet die Ausnahme, hier beträgt sie auch nur 0,3). Das bedeutet das sich Silizium mit fast allen Nichtmetallen schon ionogen verbindet. Silizium-Sauerstoffverbindungen sind Bestandteile fast aller Gesteine auf der Erde. In Reinform ist das Oxid des Silizium der Quarz. Das sind hochfeste, kristalline Bindungen. Dasselbe trifft auf Siliziumnitridverbindungen zu, die extrem hart sind und die Verbindungen werden als Bohrmeiselmaterial eingesetzt. Mit Wasserstoff gibt es Silane (Siliziumwasserstoffverbindungen. Sie sind jedoch selbst unter Luftabschluss instabil und zersetzen sich spontan. Während Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff und Stickstoff zu Alkoholen, Aldehyde, Säuren und Aminen umgesetzt werden können verbrennen Silane mit Sauerstoff und auch Stickstoff spontan. Sie laufen eher unter der Rubrik exotischer Treibstoff als unter der Rubrik Grundstoffe des Lebens.

Die Frage ist wie solche Verbindungen dann Basis von Leben sein können, zumal Silizium wegen seiner hohen Elektronegativität auch nicht elementar vor. Auch das ist ein Unterschied zum Kohlenstoff, der in reiner Forma als Graphit oder Diamant zu finden ist und auch beim Verkohlen von organischem Material entsteht. Silizium wurde in unreiner Form erstmals im Jahre 1800 synthetisiert und in reiner Form erst 1854. Beim Verbrennen von Silanen entsteht kein Silizium, sondern es reagiert sofort weiter. Es ist viel zu reaktiv. Kurzum: für komplexe Moleküle ist es denkbar ungeeignet vor allem weil es mit dem Sauerstoff, einem der häufigsten Elemente im Universum Gesteine bildet. Sie hohe Reaktivität vor allem gegenüber diesem Elemente aber auch Stickstoff ist ein Problem. Kohlenwasserstoffe verbrennen auch, aber sie sind metastabil und benötigen Energiezufuhr zur Entzündung. Wie sollte sich Leben bilden wenn schon der Kontakt mit reinem Stickstoff (der Feuer hier löscht) oder gar Sauerstoff zur Spontanentzündung führt?

Lediglich reines Silizium ist auch in einer Sauerstoffatmosphäre stabil. Doch das teilt das Element auch mit anderen Elementen, die sehr reaktiv sind wie Aluminium oder Eisen. Neben der nötigen Aktivierungsenergie ist es vor allem auch das Vorliegen als massive Substanz. Wenn man Eisen z.B. fein verteilt z.B. als Späne oder Stahlwolle kann man sie mit einem Feuerzeug anzünden. Oder denken sie an die Wunderkerzen, in denen Eisenstaub drin steckt - brennt doch gut. Das eine Substanz also in einer Sauerstoffatmosphäre stabil ist, ist kein Indiz für mangelnde Reaktivität.


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