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Web Log Teil 230: 8.6.2011 - 13.6.2011

Mittwoch den 8.6.2011: Photochemie in der Atmosphäre des Titan

Die Chemie der Atmosphäre von Titan wird durch Photochemie (siehe letzter Blog) geprägt. Es ist zu kalt, als dass andere chemische Reaktionen eine große Rolle spielen würden und es gibt auf der Oberfläche auch kein Gestein, dass wie bi der Venus, Erde oder Mars mit in die Atmosphärenkreisläufe eingreifen könnte. Es gibt aber Emissionen von der Planetenoberfläche in die Atmosphäre.

Um es klar zu sagen: die genauen Details der Reaktionen kenne ich nicht und sie würden wohl auch diesen Artikel sprengen. Doch die wesentlichen Reaktionen kann man skizzieren.

Die Atmosphäre des Titan besteht aus Stickstoff und Methan. In dieser Region des Sonnensystems ist es so kalt, das die meisten Stoffe fest sind. Auch Stickstoff und Methan würden bei nur etwas tieferen Temperaturen gasförmig sein. Beide Gase kennen wir auch von der Erde. Stickstoff bleibt übrig, weil er chemisch so inert ist, dass er sich mit nichts verbindet. Er findet sich auch in den Atmosphären von Erde, Venus und Mars. Er entsteht bei Titan jedoch zumindest partiell durch Photolyse von Ammoniak:

NH3 + Photon → N2* + H

Die erzeugten NH2 Radikale reagieren dann weiter zu Hydrazin und anderen instabilen Radikalen, die sich stabilisieren indem sie in Stickstoff und Wasserstoff zerfallen. Methan ist auch ein Gas das man in vielen Atmosphären findet. So bei der Venus, der Erde und auch dem Mars. Die Atmosphären von Jupiter bis Neptun enthalten es und auch auf Pluto wurde es entdeckt. Es ist mit Sicherheit das verbreiteteste Gas im Sonnensystem.

UV-Strahlung unter 145 nm Wellenlänge spaltet Methan auf:

CH4 + Photon → CH3* + H*

Weitere mögliche Reaktionen sind nun:

CH3* + H* → Ch2 + H2

CH3* → CH2 + H*

CH2 ist zwar ein instabiles Molekül, in ihm ist der Kohlenstoff nur zweiwertig wie im Kohlenmonoxid, aber es ist kein Radikal mehr.

CH2 kann nun mit Wasserstoff zurückreagieren zu CH4. Anderer Wege führen zur Kondensation:

2 CH3 → C2H6

2 CH2 → C2H4

Dabei verliert das erzeugte Ethan und Ethen durch Photolyse jedoch Wasserstoff:

C2H4 -> C2H2 + 2 H* oder H2

Das erzeugte Ethin ist in der Titanatmosphäre stabil. Mehr noch. Es katalysiert die Spaltung von Methan durch die eigene Photolyse:

C2H2 + Photon → C2H* + H*

C2H2 + Photon → C2 + H2

C2H + CH4 → C2H2 + CH3*

C2 + CH4 → C2H* + CH3*

Weiterer Reaktionen können nun mit dem Stickstoff erfolgen. Dabei entstehen HC3N, C2N2 und C4N2 - alle diese Moleküle sind hoch ungesättigt und enthalten kaum Wasserstoff. Sie sind jedoch recht selten, obwohl Stickstoff 98% der Atmosphäre stellt, eben wegen der Reaktionsträgheit des Stickstoff (die Dreifachbindung ist auch durch Licht nur schwer spaltbar).

Doch auch die anderen Bestandteile sind recht selten. Der häufigste nach dem Methan (ca. 1,8%) ist das Ethan mit 0,002%. Die höheren Moleküle sind in der Titanatmosphäre nicht mehr gasförmig. Schon Methan kann je nach Jahreszeit als Regen fallen. Sie sinken nach unten und bilden einen Nebel aus Aerosolen, der das optische Bild von Titan bildet. Die Aerosole werden mit dem Regen ausgewaschen und fallen als Schlamm zum Boden.

Das Herabsinken schützt zugleich die Moleküle vor der UV-Strahlung und damit vor der Zerstörung. Die Aufnahmen von Cassini zeigen sehr deutlich Formationen die durch ein flüssiges Medium geformt wurden (wahrscheinlich Methan). Die Aufnahmen von Huygens beim Abstieg auch dunkel gefärbte Gebiete bei denen sich etwas abgelagert hat. Wahrscheinlich gibt es, da dieser Prozess schon seit Milliarden Jahre läuft zumindest an bestimmten Stellen recht große Ansammlungen an organischem Material. (organisch im chemischen Sinne, nicht in dem Sinne, das hier Biomoleküle sind).

Wers genauer wissen will, dem ist dieses Buch ans Herz gelegt. Ist aber nichts für Dünnbrettbohrer. The Outer Planets and Their Moons: Comparative Studies of the Outer Planets Prior to the Exploration of the Saturn System by Cassini-Huygens (Space Sciences Series of Issi). Die Taschenbuchausgabe ist auch finanzierbar.

Donnerstag 9.6.2011: Nachlese auf Germanys next Top-Modell

Ja ich weiss, das Finale kommt erst noch, aber das schaue ich mir nie an weil ellenlang eh nur wiederholt wird. Die Staffel lief diesmal, wie vorgesehen. Ich hatte es ja schon mal thematisiert. Der allgemeine Irrtum besteht ja darin, dass manche glauben, dass die Sendung dazu dient, ein Top-Modell zu finden. Das ist falsch. Es ist eine Unterhaltungssendung. Daher gibt es verrückte aber spektakuläre "Challenges" oder "Foto-Shootings". Vor allem besteht die Sendung darin, Kleinigkeiten aufzubauschen und die Kommentare der Kandidatinnen vor allem über ihre Konkurrentinnen zu bringen.

So fliegen zuerst einmal die Aufmüpfigen raus. Also die, welche es sich nicht gefallen lassen, von oben herab gekanzelt zu werden oder nicht den Anweisungen des "Catwalk-Trainers" folgen. Woran man interessiert ist, sind Duckmäuser die alles widerwortslos ertragen.

Die nächsten, die eliminiert werden, sind die Stillen. Also jene die nicht auffallen, weder bei den Castings, noch negativ über andere herziehen. Das sind meiner Ansicht nach die Schlauen, denn da alles breitgetreten wird, zig mal wiederholt, ist es eine Überlebensregel für die Zeit nach GNTM am besten gar nicht aufzufallen. Das Problem ist nur: die Charaktere sind meist auch introvertiert und kommen da her bei den Kunden nicht so an.

Drin bleiben bis zu den letzten Folgen vor dem Finale die Unterhaltungskünstler. Das sind Mädchen, die auffallen. Also entweder bar jeder Begabung sind (Marie-Luise in der aktuellen Staffel), aber voll überzeugt oder unfreiwillig komisch oder die Zündstoff einbringen indem sie dauernd lästern, wie gerade Anna-Lena. Natürlich müssen sie auch weichen wenn es aufs Finale geht, doch ohne sie wäre die Show langweilig. Daher bleiben sie unverhältnismäßig lange drin. Nehmen wir mal Anna Lena: Dass sie, in der Art wie sie sich sofort bei jeder Kritik angepisst fühlt und aggressiv wird und wie sie über Konkurrentinnen lästert, in jeden Falle kein Top-Modell ist (wer möchte mit so jemanden schon zusammenarbeiten) war eigentlich nach einigen Folgen klar. Rausgeschmissen hat man sie nun aber erst im Halbfinale.

Was auch auffällig ist, dass "exotisches" Aussehen hilft: Jemand der nicht gerade "deutsch" aussieht kommt relativ weit. Die beiden letzten Siegerinnen hatten jeweils noch einen anderen Einschlag. In der letzten Staffel kam Pauline mit einem afrikanischen Einschlag ohne Job ziemlich weit. Diesmal Sihe mit Chinesischen und Anna Lena mit afrikanischem Einschlag.

Wer wird heute gewinnen? Klar ist, das Rebecca nach Anfangserfolgen doch stark nachgelassen hat. Also sie wird's bestimmt nicht, Bei den anderen beiden ist es schwierig. Nimmt man die erreichten Jobs, so liegt Jana vorne. Ich würde mir wünschen, das es Amelie wird, weil ich sie für universeller halte. Was ja offensichtlich in dieser Staffel war, ist wie viele Teilnehmerinnen meinen "gut aussehen - das reicht". Sport treiben? Warum auch? Bei Castings in denen es um Fitness ging oder in denen nur ein paar Übungen gezeigt werden mussten scheiterten dann auch die meisten mit Ausnahme von Amelie. Überhaupt ist GNTM die Ansammlung von Mimosen. Angst vor der Höhe, Angst vor Spinnen. Tauchen nur mit geschlossenen Augen und zugehaltener Nase - ja das sind Top-Modellanwärterinnen.

Ansonsten hat Heidi Klum aus den Kritiken an ihrer Show gelernt. Ich hatte hier ja auch einiges zu bemängeln. Die bis zur Unerträglichkeit hinausgezogenen Entscheidungen mit eingefrorener Miene - weg. Die Jury die nur Staffage war - ersetzt durch eine kompetente, mit eigener Meinung. Die Kritik, sie würde sich nicht um die Mädels kümmern. Zumindest wenn sie auftaucht wird das übertragen.

Natürlich steht am Ende der Staffel nicht die große Modellkarriere. Aber das wissen sicher die Kandidatinnen. Genauso wenig wie man nach Gewinn von DSDS ein Superstar ist. Was ich viel interessanter finde ist natürlich was aus den letzten Gewinnerinnen geworden ist. Auffällig ist, dass wenn die Cover der letzten Gewinnerinnen gezeigt werden man die Lena, Sara und die vom letzten Mal sieht, aber nicht die beiden die dazwischen liegen. Sind die ausgestiegen?

Nun ja warten wir mal wie unterhaltsam es nächstes Jahr wird.

Freitag 10.6.2011: Die berechtigte Erwartungen

Ich möchte heute wieder ein aktuelles Thema aufgreifen. Ich habe ja kürzlich erst Sven Pipers Buch kritisiert und da kam mir die Idee für diesen Blogeintrag. Mir fiel es recht schwer das Buch zu kritisieren. Ich schreibe ja auch erst seit drei Jahren. Ich weiß auch, das meine ersten beiden Bücher nicht stilistisch so gut waren und eigentlich lerne ich bei jedem Buch noch was hinzu. Inzwischen ziehe ich, wo es nur geht, Daten in Tabellen. Die sind nun auch immer so breit wie die Seite und werden nicht umflossen. Bei Bildern versuche ich das auch, klappt aber nicht immer, wenn das Ausgangsmaterial keine starke Vergrößerung zulässt. Es gibt mittlerweile in jedem Buch ein Abkürzungsverzeichnis mit Erklärung und einführende Kapitel.

Wenn jemand gerade erst anfängt, sollte man daher nachsichtig sein. Auch das Schreiben muss man erst lernen. Schlussendlich trifft eine negative Kritik immer auch den Autor. Besonders gilt das, wenn man beim Lesen merkt, dass das Buch zwar handwerkliche Mängel hat, man aber erkennt, dass er den Stoff nicht einfach hinschreibt, sondern es ihm wichtig ist, gerade das Buch zu schreiben und nicht irgendeines um Geld zu verdienen.

Auf der anderen Seite gibt es dann natürlich auch Leute die machen das professionell. Das ist der Grund warum ich von Reichls Buch so maßlos enttäuscht bin. Wenn jemand bei einer Luft & Raumfahrtfirma arbeitet, sich selbst als "anerkannten Fachmann" bezeichnet und schlussendlich schon seit 10 Jahren schreibt, dann sollte man von ihm mehr erwarten als so ein zusammengerotztes Buch. Weder wurden die Daten sauber recherchiert, noch viel Mühe gegeben, den Text präzise zu schreiben. Wenn es darum geht, die zahlreichen Veränderungen bei Modellen z.B. zusammenzufassen, gibt es nur ein Wort: "leistungsgesteigert" - gut, natürlich bedeutet mehr Nutzlast also mehr Leistung. Doch was wurde verändert? Neues Triebwerk? Mehr Treibstoff? Neue Stufe? Ich habe das Gefühl, er weiß es selbst nicht. Er scheint in seiner Firma auch so isoliert zu sein, dass er niemanden fand, der das Manuskript korrekturgelesen hat und dabei nicht nur die zahlreichen Orthographiefehler, sondern auch die technischen Fehler markiert.

Zu den selbst ernannten Experten gehören auch Laien. Mir fiel mal folgende Kritik bei Amazon auf. Wer dann die Kritiken dieser "Ernährungsberaterin" folgt, stellt fest, dass sie auch Bücher von Cornela Schlieper und Ibrahim Elmadfa zerrissen hat, weil dort Tatsachen drinstehen, die nicht in ihr Weltbild passen. Für jemanden der nicht aus dem Bereich kommt: Corndelai Schliepers Bücher werden seit etwa 30 Jahren als Schulbücher im Bereich Ernährung genutzt. Ich habe meines aus meiner Schulzeit immer noch. Ibrahim Elmadfa ist einer der wenigen Lehrstuhlinhaber für Ökotrophologie und ebenfalls Autor einiger Fachbücher die in der universitären Ausbildung genutzt werden. Beide haben also eine vorweisebare Reputation in der Fachwelt. Was ist "Its me" - Ernährungsberaterin. Das ist allerdings keine geschützte Berufsbezeichnung, anders als z.B. Diätassistent. So kann sich eigentlich jeder nennen und jeder kann Bücher, die fachlich korrekt sind, aber seinen Horizont oder seine Hirngespinste übersteigen, zerreißen. Denn liebe Its me: Ernährungsphysiologisch sind Rohzucker und Rohrrohzucker identisch. Es ist völlig egal, von welcher Pflanze er kommt. Es ist nichts anderes als 97% Zucker mit ca. 1-1,2% Mineralstoffen, 0,8-1% organische Bestandteile, die ihn braun Färben und 1-2% Wasser. Diese 3% "nicht-Zuckerbestandteile" machen den Zucker eben nicht gesünder. Echte Fachleute wissen das. Selbsternannte nicht.

Daher wird man von mir bestimmt nie hören, dass ich mich als Raumfahrtexperte oder Fachmann bezeichne. Ich ziehe mir nämlich keinen Schuh an, der dann zu groß ist. Ich bin Buchautor, Inhaber eine Website und sonst nichts. Dafür das dies andere anders sehen, kann ich nichts. Aber für den Laien ist ja jeder, der etwas mehr weis gleich ein Fachmann. So wecke ich aber keine unberechtigten Erwartungen.

Samstag 11.6.2011: Intelligentes Leben auf dem Mars

Der Mars hat schon immer die Menschen fasziniert. Als die ersten Fernrohre aufkamen, konnte man auf seiner Oberfläche farbliche Nuancen ausmachen, die sich auch zeitlich leicht änderten. Sehr bald erkannte man, das der Mars zwar kleiner als die Erde war. aber in anderen physikalischen Parametern der Erde ähnelte. So konnte schon 1719 seine Rotationsperiode von Maraldi auf 24 Stunden 40 Minuten bestimmt werden und die Rotationsachse war 23,5 Grad geneigt - beides ähnliche Werte wie bei der Erde.

Sehr schwierig war zuerst die Anfertigung von Karten. Wer einmal selbst den Mars durch das bloße Auge beobachtet hat, weiß, das er fast konturlos ist, es dauert mehrere Minuten bis man sich an den Anblick gewöhnt hat und nur kurz sieht man dann Details, weil auch die Luftunruhe diese gerne verschmiert.

Aufsehen erregte eine Karte die 1878 von Schiaparelli gezeichnet wurde, Sie zeigte erstmals lange gerade Linien, die Schiaparelli "canali" nannte. Der Begriff selbst ist ein Kunstwort. Im Italienischen gibt es nur "Canale", das sowohl künstliche Wasserstraße wie auch Flusskanal bezeichnet. Schiaparelli sah sie als Verbindungsweg zwischen den dunklen Gebieten an die man als Meere interpretierte. Er hat sich jedoch Zeit seines Lebens nicht über künstliche Wasserläufe geäußert sondern auf einen natürlichen Ursprung bestanden.

Schiaparellis Karte

Die Karte löste eine erste Marshysterie aus. Zwischen 1880 und 1905 erschienen zahlreiche populärwissenschaftliche Schriften. Sie drehten sich um den Mars und seine Bewohner. Sehr bald fand man Erklärungen für die Kanäle. Sie dienten dazu Wasser zu leiten. Die Marsianer mussten sehr unter Trockenheit leiden und daher diese Kanäle gebaut haben. Schließlich war der ganze Planet rot - wie irdische Wüsten. Völlig unter den Tisch fiel, dass mit den Teleskopen die es gab, bei z.B. 60 cm Öffnung ein Kanal, damit er in minimalster Entfernung sichtbar war, mindestens 50 bis 60 km breit sein musste. Selbst wenn man den Effekt berücksichtigt dass deine Linien auch bei kleinerer Breite gut sichtbar sind, so mussten die Kanäle für irdische Verhältnisse sehr groß sein.

Carl Friedrich Gauss schlug schon ein halbes Jahrhundert vorher vor, in Sibirien riesige Weizenfelder mit geometrischen Mustern anzulegen um mit den Marsianern zu kommunizieren. Schon 1879 fertigte Schiaparelli eine neue Karte an. Sie zeigte nicht nur viel mehr Kanäle als die erste. Ein Kanal von 1878 war nun schon doppelt aufgespalten. Die Breite lag zwischen 30 und 200 bis 300 km. Er stellt klar, dass er sie für natürliche Wasserläufe ansah wie den Ärmelkanal den er als Vergleich heranzog. In der ersten Auflage hatte er sich noch nicht zu diesem Problem geäußert. Doch es kam zu spät - in jeder anderer Sprache bedeutet "Kanal" eben einen künstlichen Lauf.

Dabei war die Diskussion über die Oberfläche noch nicht abgeschlossen. Während einige meinten, die dunklen Gebiete wären Wasser sahen andere diese als Vegetation an und die roten Gebiete als Wüste. Andere vertraten sogar die (recht richtige Ansicht), die Oberfläche wäre gefroren und wir würden nur den Staub auf dem Eispanzer sehen. Svante Arrhenius, der schon den Treibhauseffekt der Venus richtig erkannte, bewies schlüssig, dass es auf dem Mars aufgrund seiner Entfernung kein Wasser in flüssiger Form geben konnte. Svante Arrhenius war einer der damals schon seltenen Universalgelehrten, der sich nicht nur mit Chemie beschäftigte, sondern auch mit Polarlichtern, Geologie und eben der Astronomie.

Einer der heftigsten Gegner von Arrhenius These eines toten Mars war Percival Lowell. Lowell war Sohn einer reichen Patrizierfamilie. Er beschloss, sein Vermögen einzusetzen um ein Observatorium in Arizone aufzubauen und verließ Boston. Dort entstand 1983 nicht nur eines der größten Teleskope seiner Zeit. Dort war auch die Luft sehr klar. Als Folge erkannte Lovell immer mehr Kanäle. Von Zeichnung zu Zeichnung wurden es mehr, am Schluss fast Hundert. Er schrieb zahlreiche populäre Schriften über die Marsianer und seine Beobachtungen. Sie fielen auf fruchtbaren Boden, damals waren die Leute überzeugt es müsste Marsianer geben. In derselben Periode (1898) erschien H.G. Wells Roman "Krieg der Welten", der erst 40 Jahre später bei einer Radioübertragung durch Orson Wells eine Massenhysterie auslöste.

Lovell entdeckte aber auch einiges tatsächlich wichtiges. So beobachtete er dass sich die Polkappen zeitlich veränderten - sie schmolzen ab und nahmen zu. Das bestätigte ihn in seiner Hypothese dass die kanäle Schmelzwasser dorthin leiteten, wo es benötigt wurde. Er entdeckte auch erstmals einen Kanal in den dunklen Gebieten. Nun wandelte sich das Bild: Nun galt der Mars als trocken und nur die dunklen Gebiete waren mit Vegetation versehen. Der Rest wäre Wüste. Ozeane gäbe es nicht. Ingenieure berechneten den Energieverbrauch den man hatte um das Waser zu Pumpen. es wurde spekuliert wo die Hauptstadt des Mars läge.

Schiaparellis Karte

Viele Astronomen hatten mit ihren Instrumenten aber gar keine Canali gesehen und leugneten schlichtweg ihre Existenz. Walter Maunder konnte mit einem Experiment 1913 aber die richtige Ursache erkennen. 200 sehr gut sehende Schüler mussten Marskarten abzeichnen, so gut sie konnten. Die Marskarten waren nach Beobachtungsdaten angefertigt worden und mit zufälligen Kennzeichen versehen, aber ohne Kanäle. Die Schüler vorne konnten die Kennzeichen sehen und gaben ihre Form korrekt wieder. Die hinten sitzenden Schüler erkannten nur die groben Formen und gaben diese wieder - ihre Zeichnung gleich vielen astronomischen Marskarten. Die Schüler aber in der Mitte konnten zwar erkennen dass da noch eine feine Struktur war, sie aber nicht mehr auflösen - ihre Zeichnungen zeigten zahlreiche Linien. Es war eine optische Täuschung. Das Auge versucht Linien und andere Strukturen zu erkennen, auch wenn es keine gibt.

Die Frage der Marskanäle verlor allmählich an Brisanz, auch weil nun die ersten Fotos von Mars auftauchten und bei keinem waren Kanäle zu sehen. Trotzdem erschienen noch bis 1930 zahlreiche Bücher über die Kanäle und Marsianer. Die Temperaturmessungen die ab Mitte der zwanziger Jahre möglich waren, zeigten bald, dass der Mars zu kalt für Wasser in flüssiger Form war. Die erste Messung von 1924 ergab eine Temperatur von -45 ° auf der Nachtseite bis 0°C am Mittag. Bessere Teleskope zeigten nun auch sehr ausgedehnte "Wolken", die allerdings sehr unterschiedliche Farben hatten. Bläulich, gelbliche und rötliche Wolken wurden gesehen. 1925 verdeckte ein globaler Staubsturm zeitweise den Planeten, sodass keine Details gesehen werden konnten. Seine Natur wurde aber erst Jahrzehnte später erkannt.

Der Stand 1960 war der, dass man wusste, das der Planet an sich trocken war. Helle Polkappen aus Wasser hatte. Er hatte eine Atmosphäre, deren Zusammensetzung man damals zu 98% Stickstoff 1% Argon und 1% Kohlendioxid annahm. Der Druck sollte 60 - 100 hpa betragen. Identifiziert wurde das Mineral Magneteisenstein (Fe2O3). In der Atmosphäre sahen machen Beobachter auch spektrale Signaturen von Acetaldehyd. Immerhin wurde nicht mehr ausgeschlossen, dass auf dem Mars zumindest Bakterien existieren könnten. Bakterienkulturen auf der Erde überlebten zumindest teilweise simulierte Marsbedingungen.

Das war er Stand bevor Mariner 4 den Mars erreichte. Dort mache ich morgen weiter. Percival Lowell Observatorium lebte auch nach seinem Tod 1916 weiter. Neben dem Mars beschäftigte er sich Zeit seines Lebens mit der Suche nach dem Planet X - einem Planeten jenseits von Neptun, da die Bahnabweichungen des Uranus alleine durch Neptun nicht erklärt werden konnten. Er fand keinen, doch er hinterließ eine Stiftung. Fortan dürften an der Sternwarte junge Astronomen forschen, wenn sie weiterhin nach Planet X suchen würden. Einer der jungen Astronomen war Clyde Tombaugh. Er entdeckte bei einer Routinedurchmusterung im Jahre 1930 ein sich langsam bewegendes Objekt auf zwei Fotoplatten, dass nach seiner geringen Positionsänderung sich jenseits von Neptun befinden musste. Planet X war gefunden worden. Er wurde von Tombaugh Pluto getauft. In Pluto stecken nicht nur die Initialen von Percival Lowell, sondern sein Symbol ist auch ein P verbunden mit einem L. Lovell hätte sich sicher gefreut, nun ja bis zur IAU Sitzung im Jahr 2007....

Sonntag 12.6.2011: Intelligentes Leben auf dem Mars - Teil 2

Mariner 4 AufnahmeNachdem von 1960 bis 1964 schon zwei Generationen von Raumsonden verloren gingen, schaffte es 1964 die siebte zum Mars gestartete Sonde auch am Mars anzukommen. Mariner 4 hatte eigentlich nur ein marsspezifisches  Experiment, eine TV-Kamera. Alle anderen Experimente maßen Strahlung, Teilchen, Stäube und Magnetfelder. Die Kamera wurde in rund 15.000 km Entfernung aktiviert und übermittelte 22 Bilder. So viele passten nicht auf das Magnetband, sodass es vom 22.sten Bild nur 22 Zeilen gab. Die Bilder wurden dann langsam übertragen - das NASA DSN schaffte damals nur eine Datenübertragungsrate von 8,33 Bit/s. Obwohl die Bilder weder hochauflösend , noch besonders scharf waren, zeigten sie doch etliche Krater, aber keine Kanäle, dabei hatte die Bildserie einen Streifen quer vom Nordpol bis nahe des Südpols gezogen und dabei zahlreiche "Canali" überquert.

Damit war die Vorstellung von intelligentem Leben auf dem Mars endgültig gestorben. Mehr noch. Da die Aufnahmen nur Krater zeigten, machte sich die Vorstellung breit, der Mars wäre ähnlich öde und mit Kratern übersät wie de Mond. Mariner 4 hatte kein Spektrometer an Bord um die Zusammensetzung der Atmosphäre zu bestimmen. So gab es Informationen über die Atmosphäre nur auf indirektem Wege. Der Atmosphärendruck wurde auf 30 mb geschätzt. Je nach Wissenschaftler war Stickstoff oder Kohlendioxid der Hauptbestandteil der Atmosphäre. Ein Magnetfeld konnte nicht festgestellt werden.

Fünf Jahre später folgten die verbesserten Vorbeiflugsonden Mariner 6+7. Beide zusammen übermittelten rund 200 Aufnahmen, höher auflösend als die Von Mariner 4. Sie deckten nun 20% der Oberfläche ab, vornehmlich die Südhalbkugel. Auch Mariner 6+7 entgingen die Flussläufe, das Grabensystem und das Valles Marineris. (auch wenn es, wie der Riesenvulkan Olympus Mons, auf den Weitwinkelaufnahmen erkannt werden konnte - es fehlte aber die Auflösung es als eigenständiges Detail zu erkennen). Mariner 6+7 lieferten auch die ersten Daten über die genaue Zusammensetzung der Marsatmosphäre und den Bodendruck - rechtzeitig genug um die Fallschirme und Landesysteme von Viking auszulegen.

Die Versuche der Sowjetunion den Mars zu erreichen scheiterten alle. 1971 erreichte neben der US-Sonde Mariner 9 auch das Duo Mars 2+3 den Planeten. Von den beiden Landern gelang nur dem von Mars 3 eine weiche Landung. Er fiel jedoch wenige Sekunden nach der Landung aus. Damals tobte auch ein globaler Staubsturm, eventuell ist dieser am Ausfall mitbeteiligt. Die Orbiter von Mars 2+3 machten einige Fotos litten jedoch unter technischen Mängeln und einer mangelnden Flexibilität. So nutzten die Sonden Film für die Aufnahmen und dieser war verbraucht bevor die Atmosphäre wieder klar war.

Mariner 7 AufnahmeMariner 9 konnte jedoch abwarten - die Sonde fertigte über 9 Monate einen Komplettatlas des Mars an. Er zeigte nun ein anderes Bild: Es gab riesige erloschene Vulkane, Grabenbrüche die auf der Erde quer über den amerikanischen Kontinent reichen würde, riesige Flussläufe die heute ausgetrocknet sind und chaotisches Terrain, geformt von Eis, Tektonik und Meteoriteneinschlägen.

Auch der sowjetischen Sondenarmada die 1973 zum roten Planeten aufbrach war kein Glück vergönnt. Von fünf gestarteten Sonden war nur Mars 4 einigermaßen erfolgreich. Dabei wusste man dass man russisch Roulette spielte - einige Monate vor dem Start hatte man festgestellt das die Fertigung eines Transistors, der praktisch überall in der Elektronik vorkam, umgestellt wurde und die Kontakte nun aus Aluminium anstatt aus Gold bestanden. Die Aluminiumkontakte korrodierten unter simulierten Weltraumbedingungen innerhalb von Monaten und die Transistoren fielen aus. Anstatt nun den Start zu verschieben und die defekten Teile auszutauschen, startete man alle Sonden, obwohl man wusste, das es nur eine 50:50 Chance gab, dass eine Sonde heil den Mars erreichte - was auch nur Mars 4 gelang. Die Landekapsel von Mars 6 lieferte immerhin noch Daten über die Atmosphäre bis zur Landung, doch auch dann verstummte sie.

Cydonia 11976 sollten die Viking Sonden die Frage des Lebens klären. Die Orbiter setzten zwei Lander ab, deren teuerstes Experiment ein Biolabor war - eine kleine Apparatur mit Inkubationskammern, angeschlossen an Öfen und einen Gaschromatograph/Massenspektrometer. Die drei Experimente im Biolabor untersuchten drei Charakteristika von irdischem Leben: photosynthetisch aktives Leben nimmt Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf, Leben nimmt Substanzen aus einem Nährmedium auf und Leben verändert die Atmosphäre. Die Experimente gingen also an die Wurzel dessen was man nachweisen kann: Leben verändert die Umwelt. Das sollte nachgewiesen werden. Dazu wurde radioaktiver Kohlenstoff als Marker genutzt. Das Photosyntheseexperiment war negativ, das Stoffwechselexperiment zuerst positiv - es wurde bei Zugabe von Nährsubstanz eine Freisetzung von Gasen beobachtet. Doch sank dies ab, als man noch mehr Nährsubstanz zugab. Ds Gasaustauschexperiment brachte Klarheit - innerhalb von Minuten steig der Sauerstoffgehalt um das 200-fache an, wenn man nur Wasser zugab. Das war nur zu erklären wenn der Marsproben hoch oxydativ war und die Bodenproben die Nährsubstanzen bei Kontakt zersetzten. Das konnte 33 Jahre später mit der Entdeckung von Peroxiden durch die Marssonde Phoenix bestätigt werden.

Obgleich die Experimente von Viking kontrovers diskutiert wurden (unter anderem konnten die Experimente in irdischen Bodenproben aus Wüsten nur Bakterien identifizieren, wenn es mindestens 1 Million davon in einer Bodenprobe gab, sie waren also sehr unsensitiv), waren viele der Ansicht, dass zumindest die Oberfläche tot ist. Die durch UV-Strahlung entstandenen Peroxide hätten jedes Leben sofort zerstört. Wenn es Leben gab, dann vielleicht tief unter der Oberfläche.

Warum trotzdem nochmals viele an Leben auf dem Mars glaubten war, weil 1977 eine extrem nachgeschärfte Aufnahme von Viking aus der Cydonia Region auftauchte. Im Original ist von einem Gesicht nur ansatzweise etwas zu sehen. In der meistens publizierten, kontrastverstärkten, Aufnahme mit zahlreichen Artefakten kann man ein Gesicht erkennen. Erst 1997 wurde durch hochauflösende Aufnahmen von Mars Global Surveyor das Rätsel gelöst - es ist nichts anderes als ein erodierter Fels mit einem Schattenspiel.

Das Thema Leben auf dem Mars taucht immer wieder auf, vor allem die NASA pusht es, wenn Raumsondenstarts anstehen, wie 1996 der Fall des ALH84001 zeigt. Es wurden in diesem vom Mars stammenden Meteoriten angebliche Nanobakterien gefunden (die nach Organismen aussehenden Spuren, sind zu klein um RNA oder DNA aufzunehmen). Daneben wurden PAH (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) entdeckt die bei dem Verkohlen organischer Substanzen entstehen, sowie Carbonate und eine besondere Form eines Eisenminerals. Keine der Fakten konnte unabhängig verifiziert werden. Die einzige Spur, die nicht auf anorganischem Wege entstanden sein konnte, die PAH ist leider die schwächste und könnte durch Kontamination durch irdische Bakterien entstanden sein. Obwohl die NASA alle möglichen Hinweise auf flüssiges Wasser, Wasservorkommen etc., also Voraussetzungen für Leben auf dem Mars, immer wieder als Meldung platziert (obwohl es heute als gesichert gilt das genügend Wasser auf dem Mars ist) hat sie seitdem kein Experiment mehr auf dem Mars gelandet, dass Leben direkt nachweisen könnte. Man fürchtet sich wohl vor negativen Resultaten. Auch der neueste Rover der NASA, "Curiosity", der im November starten soll wird zwar den Boden chemisch untersuchen, aber hat kein Experiment an Bord das nach aktivem Leben sucht.

Montag 13.6.2011: Der Fehler im System

Ich habe in der letzten Woche nach längerer Überlegung wieder einen neuen Aufsatz in der Reihe "technische Spinnereien" fertiggestellt, diesmal über ein neues Konzept für eine modulare Rakete. Es ist etwas zu lang für den Blog, daher der Link zur Website für alle die es interessiert. Als nächstes wollte ich mir mal Gedanken machen über eine unbemannte Raumstation. An und für sich ist das ja schon ein Widerspruch in sich. Wenn man die medizinische Forschung am Menschen ausnimmt, bleibt noch die Erforschung von Pflanzen und Bakterien, die heute auf der ISS keine große Rolle spielt und die Materialforschungssparte, die heute das zweitwichtigste Forschungsgebiet auf der ISS ist.

Für einen effektiven Betrieb müssen in beiden Fällen vorbereitete Probenbehälter ausgetauscht werden. Mir fiel dann ein, dass ein Roboter es in der Schwerelosigkeit viel einfach hätte als auf der Erde. Er ist auf der Erde nur beschränkt mobil, könnte in der Schwerelosigkeit aber sich z.B. mit Druckgas durch den dreidimensionalen Raum bewegen. Damit wären Proben austauschbar und in einem unbemannten Versorger wie der Dragon zur Erde zurückzubringen bzw. neue von dort zu holen. Die Überwachung ginge über Kameras und 24-Stunden-Bodenpersonal sogar effektiver als heute auf der ISS. Dann kam ich auf die Frage die Reparatur, die sich immer wieder stellt und die ja auch immer als Vorteil einer bemannten Station gepriesen wird. Zuggegeben ist hier der Mensch einem Roboter noch überlegen. Ich dachte dann zuerst an modulare Einheiten die man komplett auswechselt, anstatt Einzelteile zu reparieren. Da fiel mir was ein:

Was macht die unbemannte Raumfahrt? Seit 50 Jahren starten Satelliten, alle ohne Reparaturmöglichkeit. Natürlich gibt es immer wieder spektakuläre Fälle von Ausfällen, doch ich würde mal schätzen 90% aller Satelliten erreichen ihre Solllebensdauer ohne Ausfälle. Im Gegenteil: etliche Missionen haben diese weit übertroffen. Voyager ist seit 34 Jahren aktiv, SOHO seit 16, Envisat seit 12. Bei den meisten Missionen ist heute der Treibstoff, der beim Start vorhanden ist, der limitierende Faktor. Wer bei Astrium einen popligen Kommunikationssatelliten bestellt (Sorry Anja Zoe) der bekommt ein Gefährt, das für eine Betriebsdauer von 12 bis 15 Jahren auslegt ist. Und bei der ISS ist man zufrieden, wenn man sie 10 Jahre betreiben kann?

Ketzerisch gefragt: sind die Konstrukteure von ordinären Satelliten so viel besser als die von bemannten Raumstationen? Ich glaube nicht. Aber es gibt eine andere Erklärung: Wenn man davon ausgeht, dass man etwas reparieren kann, so wird man es so auslegen, das man es reparieren kann. Wenn dies nicht möglich ist, so wird man es so zuverlässig wie möglich auslegen, kritische Systeme redundant auslegen und testen, testen, testen....

Mir fielen dann die zahlreichen Pannen und Reparaturen an der ISS ein. Aber auch einige Details von meiner Recherche am Skylab Buch. Skylab zerfiel technisch in zwei Teile: den inneren Teil, der bewohnbar war, der Orbital Workshop und den äußeren Teil mit den Sonnenteleskopen, den ATM. Im OWS waren zahlreiche Systeme für einen Austausch vorgesehen. So hatten die Bandrekorder im OWS nur eine Lebensdauer von 750 Stunden, sie waren für regelmäßige Auswechslungen vorgesehen. Die Bandrekorder im ATM, die nicht gewechselt werden konnten, dagegen eine von 5.000 Stunden. Und da liegt der Fehler im System. Bei Skylab war die Idee die: Die Bandrekorder im OWS waren aufgearbeitete Exemplare von Gemini, die im ATM Neuentwicklungen. Das Aufarbeiten sparte sicher Geld, allerdings nur, solange man nicht anfängt die Zeit welche die Crew mit dem Auswechseln verbringt zu quantifizieren und sie gegen die Betriebskosten gegenzurechnen.

Der entscheidende Unterschied von Skylab und der ISS ist, dass Reparaturen an Bord von Skylab noch die Ausnahme waren, während sie bei der ISS voll eingeplant wurden. Die Folgen sind gravierend. An Bord von Skylab wurden 26% der Gesamtzeit für die Forschung verwendet. Drei Astronauten forschten 128,5 Stunden in der Woche. Bei der ISS sind es nach dem Erreichen der 6-Mann Crew nach ESA/NASA Planungen 60 Stunden pro Woche. 6% der Gesamtzeit. Also doppelt so viele Leute forschen halb so viel. Wobei Äußerungen die es 2010 gab zeigen, dass zu diesem Zeitpunkt das Soll noch lange nicht erreicht wurde. Das erinnert fatal an die Endzeit der Mir, als z.B. der US-Astronaut Gary Lineker beschrieb, dass die Stammcrew nur damit beschäftigt war die Station am Leben zu erhalten und die Besuche von Gastcrews oder Gastkosmonauten die einzige Gelegenheit waren Forschung zu betreiben. Es wird Zeit für einen Paradigmenwechsel - Zuverlässigkeit und Automation, modulare Systeme, die komplett ersetzt werden (da in den nächsten Jahren nun pro Jahr über 10 Transporter zur ISS gelange werden, gibt es auch Startgelegenheiten im Überfluss).

Ich denke aber es ist so gewollt. Denn sonst würde ja jemand (wie ich) auf die Idee kommen, es ginge unbemannt. Die Diskussion ist ja nicht neu. Schon im Mercuryprogramm kam der Vorschlag auf, die Astronauten sollten passive Passagiere sein (wie dies bei den Sowjets stillschweigend auch vorgesehen war - die Wostokkapsel wurden automatisch gesteuert, die Kosmonauten waren nur Beobachter).Später gab es im Apolloprogramm die Diskussion über Automatisierung und Arbeitserleichterung. Auch hier: "Sieg" der Astronauten. Das vollautomatische Landprogramm des AGC-Bordcomputers der Landefähre wurde nie erprobt. (Lovell wollte dies bei Apollo 13, doch es kam zu keiner Landung). Selbst so offensichtliche Arbeitserleichterungen wie ein Telefaxgerät, damit man nicht alle Daten und Dinge die einzustellen waren, von Hand auf Papier notieren musste, wurden abgelehnt: Begründung: die Astronauten sollten keine Befehlsempfänger werden.

Irgendwie erinnert mich das an einem Nachbar den ich zu Anfang der achtziger Jahre hatte. Er war damals permanent am herum schrauben an seinem VW-Käfer. Dauernd. Ich habe ihn nie mit dem Auto fahren sehen. Es war anscheinend der Selbstzweck an dem Auto zu reparieren, tunen, pflegen oder sonst was zu tun. Aber er war begeister von dem Gefährt und hätte sich das Ansehen einen Wagen mit er einfach nur fahren kann zu kaufen brüsk abgelehnt. Das kam nicht in Frage. Manchmal habe ich das Gefühl bei der bemannten Raumfahrt ist es genauso. Oder wie die Buddhisten sagen: "Der Weg ist das Ziel".

So, morgen ist ein besonderer Tag. Denn da wird der Blog 5 Jahre alt. Und weil es da was zu gewinnen gibt, erscheint der Blog erst um 12:00, das erlaubt auch Spätaufstehern und der arbeitenden Bevölkerung in der Mittagspause ihn zu lesen und die Rätselfrage zu beantworten, denn die erste richtige Lösung gewinnt.


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