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Web Log Teil 238: 11.7.2011 - 24.7.2011

Montag den 11.7.2011: Das beste Bild von Halleys Kern bis 2061?

Dieses Zitat fiel mir in meinem derzeit gelesenen Buch Jenseits von Halley über die nachbearbeiteten Aufnahmen der HMC. Sie sind recht unscharf. Trotzdem sind sie sensationell, weil sich Giotto während sie entstanden um die eigene Achse drehte, sie in Realzeit übertragen wurden (was die Anzahl der Bildpunkte reduzierte) und sich die Kamera auf den hellsten Punkt ausrichtet, was leider ein Staubjet war, sodass der eigentlichen Kern bald aus dem Blickfeld rückte.

Uwe Keller, PI der HMC, machte dieses Zitat, als einige Jahre nach der Mission die verarbeiteten Aufnahmen vorgestellt wurden. Doch muss dem so sein? Eigentlich nicht. Halley hat eine Umlaufbahn die etas außerhalb von Neptun endet. Die Umlaufsdauer beträgt 76 Jahre. Derzeit ist er rund 33 AE von der Erde entfernt. 2024 wird er sein Apohel erreichen und sich dann wieder der Sonne nähern.

Er ist auch in dieser Entfernung erreichbar und er ist dort unter Garantie nicht aktiv: Das wäre die Gelegenheit mal einen Kometenkern in seiner inaktiven Phase zu fotografieren.

Wie kommt man hin?

Das Apohel befindet sich in 5000 Milliarden km Entfernung. Um dorthin zu kommen, braucht man schon eine Startgeschwindigkeit von 16,1 km/s von der Erde aus, wenn man keine andere Unterstützung hat. Die Reise dauert dann 35 Jahre. Wenn man schneller startet, verkürzt sich die Reisedauer. Bei 400 m/s mehr und es sind nur noch 15 Jahre.

Die erste Möglichkeit die Reisedauer zu verkürzen ist daher ein Swing-By an Jupiter. Leider befindet er sich nur alle 12 Jahre in idealer Position um dann während 2-3 Jahren die Sonde zu Halley zu senden. Die nächste Möglichkeit gibt es bis 2015, danach würde Jupiter die Sonde in eine Retrograde Bahn umlenken müssen, was sie etwas abbremst. 2024 steht er wieder gut und 2025 wäre die idealste Position um Schwung zu holen. Um zum Jupiter zu kommen, benötigt man nur rund 14,3 km/s. Diese könnte man, weil 2025 soweit in der Zukunft ist, dass man eine Sonde früher fertigstellen kann (Zeithorizont 5-7 Jahre) weiter reduzieren, indem man die Sonde schon früher startet und wie Galileo und Cassini durch Erd- und Venusflybys Schwung holt. Das reduziert dann den Geschwindigkeitsbedarf auf 11,6 km/s.

Die dritte Möglichkeit ist es wie Dawn langsam zu beschleunigen, indem ein Ionenantrieb eingesetzt wird. Da allerdings der Geschwindigkeitsbedarf deutlich höher ist als bei Dawn und anders als bei dieser Sonde die Solarzellen beim Ziel kaum noch Leistung liefern, wird man hier wohl ein Antriebsmodul einsetzen, dass dann abgetrennt wird, wenn es zu wenig Leistung liefert um noch wesentlich weiter zu beschleunigen. Für eien Sonde alleine lohnt sich die Entwicklung sicher nicht. Es wäre jedoch eine Alternative wenn man weitere Sonden ins äußere Sonnensystem sendet.

Ionentriebwerke können aber auch bei einer normalen Raumsonde noch einen kleinen Zusatznutzen bringen. Selbst bei einer Raumsonde, die nur RTG als Stromquelle hat. Auch diese Stromversorgung muss so ausgelegt sein, dass sie alle Systeme beim Vorbeiflug mit Strom versorgen kann, also Sender, Experimente, Computersysteme. Während der ganzen Flugzeit zu Halley sind die meisten davon inaktiv oder nur zeitweise aktiv. Zudem nimmt die Leistung nach dem Start ab. Es gibt also anfangs mehr Leistung als man benötigt. Da kommen bei einer kleinen Sonde schon leicht 100 Watt Leistung zusammen (alleine ein 30 Watt Sender hat eine Eingangsleistung von mindestens 60 Watt). Wenn man 10 Jahre lang diese 100 Watt nutzt um ein Ionenantrieb zu speisen, dann kann dieses eine 550 kg schwere Sonde um rund 2.500 m/s beschleunigen. Das verkürzt entweder die Reisezeit beträchtlich, oder die Startgeschwindigkeit.

Wie könnte die Raumsonde aufgebaut sein?

Nun in dieser Ferne ist der Kern weitgehend inaktiv. Experimente, welche vorbeifliegende Staubteilchen untersuchen, emittierte neutrale Gase oder ionisierte Ionen bestimmen, machen daher keinen Sinn. Sinnvoll wären daher nur Spektrometer und Kameras. Eventuell kann man auch auf dem Weg dorthin noch Untersuchungen des Sonnenwindes und des interplanetaren Mediums durchführen. Dann machen Magnetometer, Detektoren für Plasmawellen und geladene Teilchen noch Sinn.

Beschränkt man sich diese Kerninstrumente - ein UV-Spektrometer, ein Visuelles und ein IR-Spektrometer und eine Kamera, dann kommt man auf eine Nutzlast von etwa 40 kg und eine Raumsonde von der Größe New Horizons wäre ausreichend. Diese Raumsonde könnte nachgebaut und neu ausgerüstet werden. Der Unterschied zu New Horizons ist, dass Halleys Kern ein noch kleineres Ziel ist. Das bedeutet, dass zum einen das optische Instrument stärker vergrößern muss und zum anderen die Daten sehr schnell gewonnen werden müssen. Halleys Kern ist z.B. nur maximal 15 km groß. Setzt die Raumsonde ein 30 cm Teleskop mit beugungsbegrenzter Auflösung ein, so ist er erst in 26.000 km Entfernung rund 200 Pixel groß. Bei einer typischen relativen Geschwindigkeit von 20 km/s ist das weniger als eine halbe Stunde vor dem Vorbeiflug.

Die Instrumente müssen daher so auslegt sein, Daten kontinuierlich mit hoher Datenrate zu liefern. Eine Kamera wird wohl weniger einzelne Bilder machen als vielmehr Videos. Sie werden auf SSD-Laufwerken gespeichert werden und nach dem Vorbeiflug über Monate langsam zur Erde übertragen werden. Selbst eine kleine Datenrate wie sie New Horizons aufweisen würde, wäre ausreichend, weil z.B. bei den Aufnahmen der Kamera die meisten nur Hintergrund zeigen. Bei einem 1024² Pixel ist der Kern erst 260 s vor der nächsten Begegnung formatfüllend. Selbst bei Anfertigung eines Films (mit 24 Bildern/s) sind es also nur rund 6.000 dieser Bilder. Die anderen Bilder zeigen nur Hintergrund, der gut komprimiert werden kann.

Die Herausforderung liegt in der Belichtungszeit. Ein Anhaltspunkt kann die Kamera von New Horizons sein, da Pluto sich in derselben Entfernung befindet. Ihre Belichtungszeit beträgt 50 bis 200 ms. Bei einer Relativgeschwindigkeit von 20 km/s entspricht alleine die Bewegung relativ zu Halley in dieser Zeit bei 500 km Minimalentfernung einem Winkel von bis zu 0,4 Grad, also ein vielfaches des Blickfelds der Kamera. Eine Nachführung der Kamera ist also nötig. Da die Winkelgeschwindigkeit rasch ansteigt, ist es sinnvoll die ganze Raumsonde mit Düsen zu schwenken und die Kamera wie bei New Horizons fest anzubringen.

Fly-by Science auf dem Weg zu Halley

Halleys Kern ist wegen seiner kleinen Größe kein sehr lohnendes Ziel. Anders sieht es bei Jupiter aus. Bei dem gewählten Instrument, einem 30 cm Teleskop mit einer Brennweite von 12,8 m (Sensor KAF 1001) ist Jupiter aus 76 Millionen km Entfernung, also rund 3 Monate vor der Ankunft bildfüllend. Selbst eine Passage eines galiläischen Mondes in 500.000 km Entfernung ergibt noch Bilder mit einer Auflösung von 1 km. Überhaupt ist Jupiter als Sprungbrett für andere Raumsonden ins äußere Sonnensystem auch ein wissenschaftlich interessantes Ziel. Gäbe es mehr dieser Sonden, dann kann die Galileo Mission nachgeholt werden.

Auch bei einem Vorbeiflug an der Venus ist es möglich Aufnahmen in verschiedenen Spektralbereichen zu machen und die Atmosphäre mit einem IR-Spektrometer zu untersuchen.

Kostenabschätzungen

Der Nachbau von New Horizons mit neuen Instrumenten wurde schon untersucht. Das kostet rund 623 Millionen Dollar. Davon entfallen rund 220 Millionen auf die Trägerrakete Atlas 551 und 90 Millionen auf einen neuen RTG nach dem GPHS Prinzip. Das alleine macht also schon die Hälfte der Kosten aus und da kann man Geld einsparen. Die Raumsonde selbst dürfte nur rund 500 kg wiegen. Startet man sie mit einer Falcon 9 zur Venus und schickt sie dann einige Jahre auf Venus- und Erdvorbeiflüge, so kann man die teure Trägerrakete einsparen und kommt auf Startkosten von nur 60 Millionen Dollar, dafür aber wahrscheinlich auf höhere Missionskosten (immerhin sind weitere Untersuchungen der Venus möglich).

Die GPHS RTG sind so teuer weil sie sehr viel Plutonium-238 enthalten, das aus Brutreaktoren gewonnen wird. Diese Reaktortypen liefern kaum Strom, die Kernelemente werden nach kurzer Zeit entnommen und das Pu-238 isoliert. Daher kostet ein Kilogramm das Materials mehrere Millionen Dollar (die letzte Ziffer für die Wiederaufnahme der Produktion sprach von 10 Millionen Dollar pro Kilogramm. Ein GPHS enthält 9,7 kg Plutonium. Schon 2007 schätzte man die Kosten eines GPHS daher auf 90 Millionen Dollar). Die Alternative sind RTG die mit Sterling Motoren, anstatt thermoelektrischen Elementen arbeiten. Ihr Wirkungsgrad ist höher. Ein Sterling-RTG benötigt 3,5 mal weniger Plutonium. Das reduziert ebenfalls die Kosten um 60 Millionen Dollar.

Trotzdem wird es ein Unternehmen der 500 Millionen Dollar Klasse sein. Sie wird es natürlich nicht dazu kommen, zumal es andere Kometen gibt, die sich nicht weiter als bis zu Jupiter von der Sonne entfernen. Auch dort sind die Kerne schon inaktiv. Sie sind schneller erreichbar (in maximal 2,5 Jahren bei einem direkten Start). Die Startgeschwindigkeit ist kleiner (14,3 zu 16,1 km/s) und die Datenübertragungsrate zur Erde höher.

Eine mögliche Mission

Eine Raumsonde, basierend auf New Horizons würde etwa 500 kg wiegen. Eine größere Sonde ist nur für Halley nicht nötig. Eine bessere instrumentelle Ausstattung, die natürlich auch Folgen auf weitere Subsysteme hat (Stromversorgung, Sender, Antenne) wäre notwendig, wenn die Sonde noch weitere Ziele besuchen soll, z.B. ein Plutoid. Eine Falcon 9 oder eine Taurus II könnte diese Raumsonde zur Venus senden. Drei Vorbeiflüge an der Venus und der Erde würden die Raumsonde zu Jupiter bringen. Diese Tour durchs innere Sonnensystem dauert etwa 3-4 Jahre. Jupiter ist das nächste Ziel und wird über 3-4 Monate vor und einen Monat nach dem Vorbeiflug untersucht. Ziel ist eine möglichst nahe Passage, um sehr viel Geschwindigkeit aufzunehmen. Erreichbar ist eine Geschwindigkeitssteigerung um 10 km/s auf rund 17,5 km/s. Von Jupiter aus kann die Sonde dann in 8 Jahren Halley erreichen. Die gesamte Mission dauert somit etwa 12 Jahre.  Gestartet werden müsste bis zum Jahr 2021, das lässt rund 10 Jahre für die Vorbereitung.

Mittwoch 20.7.2011: Faszination altes Rom

Die kürzliche Themenwoche ROM bei arte bringt mich auf das heutige Thema: Wann immer man eine Reportage über die Antike sieht (das gleiche gilt auch für Spielfilme) geht es um Rom. Nun gab es natürlich auch andere Hochkulturen in der Antike und andere Weltreiche, wie das persische, das makedonische, das ägyptische und das assyrische oder babylonische. Warum also Rom?

Nun sicher ragt Rom in einigen Punkten heraus. Kein anderes Reich hatte so lange Bestand. Nimmt man das weströmische Reich, so sind es rund 600 Jahre Aufstieg von einem kleinen Stadtstaat zum Weltreich, das weitere 400 Jahre bestehen blieb und wenn man das oströmische Reich nimmt, kann man noch ein Jahrtausend dran hängen. Keines war so groß, und deckte den ganzen Mittelmeerraum ab. Und natürlich ist das römische Reich das einzige, das bis zu den Staaten reicht, die heute einen Großteil der EU bilden. Darunter natürlich auch Deutschland.

Ich denke es gibt aber auch andere Aspekte und das ist der Widerspruch in vielen Dingen. So erreichten die Römer einen Standard der nutzbringenden Anwendung von Erkenntnissen der verblüffend war. Mehrgeschossige Miethäuser, Zebrastreifen, Wasserversorgung mit Aquädukten über Dutzende von Kilometern, Kanalisation, öffentliche Toiletten  und Fußbodenheizung, Schnellstraßen und Kuriere das alles kannten die Römer. Dagegen schufen sie keinen eigenen Kunststil, sondern übernahmen den griechischen und bewunderten diese sogar (Nero der sich als Künstler sah, wollte Griechenland sogar die Steuern erlassen). Sie bezeichneten andere Völker als Barbaren, ergötzten sich aber daran wie sich Gladiatoren in der Arena umbrachten oder Menschen wilden Tieren vorgeworfen wurden. Sie hatten einerseits einen praktisch auf Rom zentrierten Staat, in dem die Provinzen praktisch für das Leben in Luxus dieses Stadtstaates aufkommen mussten, aber romanisierten gleichzeitig die eroberten Gebiete. Führten also dort ihre Kultur und Lebensstil ein und siedelten dort auch Veteranen an.

Letzteres war wohl der Erfolgsfaktor. Es gab wie schon gesagt andere Großreiche vorher und viele davon gingen unter, weil irgendwo in den eroberten Gebieten es Aufstände gab. Diese gab es auch im römischen Reich, jedoch vor allem an den peripheren Gebieten. Die meisten davon in den ersten Jahrzehnten nach der Eroberung, dann war es ruhig. Die Bewohner arrangierten sich mit dem Regime, erkannten den zivilisatorischen Vorteil, aber auch den Frieden. Auch wenn es durch die Steuern ein teurer Frieden war.

Die Frage ist, warum ging das Imperium unter? Nun offensichtlich durch den Ansturm anderer Völker, man könnte es als eine Folge der Völkerwanderung ansehen. Doch das ist nur das letzte Kapitel. Am Schluss gab es mehrere Faktoren. Zum einen war die Steuerlast immer höher geworden, die vor allem die Landbevölkerung traf, da die Grundsteuer 90% der Einnahmen stellte. Sie verarmte immer mehr. Die Armee wurde immer unattraktiver. Aus der Freiwilligenarmee wurde im Laufe der Jahrhunderte eine Wehrpflichtarmee und am Schluss gelang es kaum die nötige Zahl an Rekruten einzuberufen. In Rom begannen Kaiser auf eigene Rechnung zu regieren. Legionen riefen ihre Oberbefehlshaber zu Kaiser aus und es kam zu Kämpfen um den Thron. Da danach die Legionen mit Belohnungen in Form von Land oder Geld rechneten, vergrößerte dies die Finanzknappheit und es kam auch zu einer Inflation.

Das römische Reich ging unter, weil es am Schluss zu wenige Truppen gab um die Grenzen zu schützen. Die germanischen Stämme die einbrachen hatten eigentlich relativ wenige Krieger. Geiserich, der mit den Vandalen durch Frankreich und Spanien zog, dort ein erstes Königreich errichtete (das heute noch [V]andalusien heißt) und dann nach Afrika übersetzte, Karthago einnahm und schließlich Rom plünderte, verfügte über niemals mehr als 20.000 Kämpfer. Das entspricht 4 Legionen, keiner sehr großen Streitkraft. Das noch auf Italien beschränkte Rom konnte um 217 v.Chr. gegen Hannibal rund viermal so viele Truppen aufbieten. Nun konnte ein Weltreich nicht einmal mehr eine Grenzen verteidigen. Es begann eine Abwärtsspirale: Die germanischen Stämme die begannen sich auf römischem Gebiet niederzulassen bekamen dieses Land um sie an weiteren Eroberungen zu hindern. Damit entfielen aber Steuereinnahmen und die Armee wurde noch mehr verkleinert und konnte noch weniger gegen den weiteren Niedergang ausrichten. Als es unterging bestand das römische Reich nur noch aus Italien, einem kleinen Streifen an der Bretagne, Jugoslawien und dem westlichen Teil Afrikas.

476 wurde der letzte Kaiser der römischen Reiches Romulus Augustulus (ein interessanter Name, der sowohl den mystischen Gründer Roms wie auch den größten Kaiser beinhaltet) von dem germanischen Heerführer Odoaker einfach abgesetzt. Das römische Reich verschwand einfach. Niemand hat es erobert, noch haben die Provinzen sich selbstständig gemacht. Aber es lebte als Idee fort und das ist vielleicht das interessanteste. Von 911 bis 1806 gab es das heilige Römische Reich deutscher Nation. Eigentlich eine Parodie. Gerade die Stämme, die zum Zusammenbruch des weströmischen Reiches führten, die nie ganz erobert werden konnten, obwohl es viele Versuche dazu gab, Warum dieser Name gewählt wurde? Vielleicht weil Italien damals zum Reichsterritorium gehörte? Vielleicht weil der Papst die Kaiser krönte, der ja in Rom residierte?

Donnerstag 21.7.2011: Keine Zukunft für die Falcon 1e

Bei der Ergänzung meiner Falcon Artikel bin ich auf was gestoßen: Die Falcon 1e hat keine Zukunft. nun ja, das wird niemanden überraschen, hat sich doch schon SpaceX von der Rakete verabschiedet. Die Entwicklung wurde verzögert, die wichtigsten Nutzlasten, die Orbcomm Satelliten sollen zumindest teilweise mit Falcon 9 transportiert werden und so viele Nutzlasten gibt es nach offiziellen Manifest auch nicht. (Eine unbekannte Zahl von Orbomm Starts - zusammen mit der Falcon 9 und ein Start für Astrium).

Aber ich begründe das nicht organisatorisch, finanziell, sondern technologisch. Die Falcon 1e entstand aus der Falcon 1 durch Verlängerung der ersten Stufe bei gleichbleibender zweiten Stufe. Nun das hat Folgen, denn dadurch steigt die Beschleunigung zu Brennschluss an, wenn das Triebwerk eine fast leere erste Stufe beschleunigt, die rund 7/8 der Startmasse ausmacht, also das aktuelle Gewicht nur ein Bruchteil des Startgewichts ausmacht. Bei der Falcon 1e, wie sie die SpaceX Website steht, beträgt dann die Spitzenbeschleunigung 6,6 g. Das ist höher als bei jedem anderen Träger der flüssige Triebstoffe verwendet (die Atlas und Falcon 9 begrenzen die Beschleunigung auf 5,5 g) und auch höher als bei den meisten mit Feststoff angetriebenen Raketen. Das hat natürlich Einschränkungen zur Folge, denn die Nutzlast muss entsprechend dieser Maximalbelastung angepasst werden.

Nun soll ja die dritte Version des Merlin 1c kommen, welche die Falcon Heavy antreiben wird und wie man auf SpaceX Website nachlesen kann, wird dieses natürlich auch in der Falcon 9 eingesetzt werden. Es hat einen Bodenschub von 627 kN, was angesichts der bekannten Daten des Block II Triebwerks einen Vakuumschub von 680 kN entspricht. Nun macht es keinen Sinn für die Falcon 1e extra noch eine zweite Linie mit einem geringeren Schub aufrecht zu erhalten. Wenn es aber in der Falcon 9 eingesetzt wird, dann wird die Spitzenbeschleunigung auf 8,2 g ansteigen und damit weit höher als bei allen anderen Trägern.

Natürlich ist ein Umbau der Falcon 1e denkbar. Dabei würde eigentlich nur eine deutlich größere zweite Stufe Sinn machen. Doch diese arbeitet schon mit einem sehr geringen Schub. Das Kestrel Triebwerk hat einen Schub von 30 kN und die Stufe wiegt mit Nutzlast bis zu 6. Das ist schon ein niedriger Schub/Gewichtskoeffizient für die Oberstufe einer zweistufigen Rakete. Vor allem macht es bei den wenigen Nutzlasten keinen Sinn.

Daher postuliere ich, dass wahrscheinlich nur wenige Exemplare gebaut werden, wenn überhaupt und dann die Produktion wie schon die der Falcon 1 eingestellt wird. Es ist ja schon seltsam, dass diese Rakete die ja eigentlich nur eine verbesserte Falcon 1 ist, nun schon seit Jahren auf ihren Einsatz wartet.

Freitag 22.7.2011: Als ich neulich in meiner Musikbox blätterte ...

Kennt noch jemand den obigen Spruch von Otto? Damals ein Witz, heute richtiger Ernst. Heute kann man wirklich durch die Musiksammlung blättern (zumindest virtuell). Na ja als ich nach was in meiner MP3 Sammlung suchte, fiel mir auf, dass da einiges ist, das ich nicht wirklich brauche oder das repariert werden muss. Das kommt davon wenn man was ausleiht. Irgendjemand muss was am Rechner machen und braucht eine externe Festplatte für ein Backup oder zur Sicherung von Dingen, ich leihe meine aus, die natürlich nicht leer ist, sondern als Speicher für meine Musiksammlung dient, noch mit dem Hinweis: "Bitte nicht löschen, das brauch ich noch" - und dann bekommt man die Festplatte mit mehr Liedern zurück als man ausgeliehen hat und muss diese dann durchsehen und gegebenenfalls entsorgen.

Manchmal ist auch was brauchbares dabei, aber im falschen Dateiformat wie wma oder dieses komische Apple Format, das kein MP3 Player versteht. Oder die Titel haben so tolle Namen wie "Track 01.mp3". Also dachte ich mir mal, ich gehe dran und räume auf. Heute habe ich die Buchstaben A+B geschafft. Wenn jemand übrigens das gleiche Problem hat: Mit dem MediaCoder kann man Audio und Videoformate ineinander umwandeln und mit Musikbranz Picard solche tolle Namen wie "Track xyz.mp3" in richtige umsetzen. entweder über Musikdatenbank oder über Analyse. Das klappt nicht 100%, aber etwa 90%.

Vieles über das ich fand, habe ich gelöscht, dann stößt man über manchen Interpreten, den man irgendwie vergessen hat. Manchmal aber auch auf echte Überraschungen. Bei den Buchstaben A+B war dies Alanis Morisette, von der ich nie was vorher gehört habe, aber die eine schöne Stimme hat und die sowohl mehr ruhige wie auch rockige Lieder drauf hat. Ist dann natürlich gleich auf meinen MP3 Player gewandert.

Ab und an gibt es auch Unerwartetes. Beim Durchsehen der Boney M. Alben stellte ich fest, dass Frank Farian sich jenseits der bekannten Hits viel - na sagen wir mal - sich von anderen Künstlern inspirieren lies. Also nicht richtig geklaut, aber sich doch in der Melodie angehängt. So gibt es durchaus Parallelen zwischen "Do you wanna bump" und dem ein Jahr vorher erschienen Hit von Penny McLean "Lady Bump". (Das Video zu letztem ist schon wegen des komischen "Bump" Tanzes sehenswert. Das erinnert mich eher an die Versuche in der S-Bahn sich etwas Platz freizukämpfen. Irgendwie scheinen seit den Achtzigern die komischen Modetänze ausgestorben zu sein. Man denke mal an Mambo (dirty Dancing), Disco (Saturday Night Fever) und den einzigen den ich für erhaltungswert erachte: Lambada). Doch selbst

Was gibt es sonst noch? 5 Millionen Besucher, aber keiner hat wohl den Gewinncode gesehen. Nun ja in wahrscheinlich eineinhalb Jahren gibt es beim 6. Millionsten eine neue Chance. Der Domainumzug ist im Gange. Die Dateien sind schon beim neuen Hoster All-inkl.com hochgespielt, aber da beim Denic eine uralte nicht mehr benutzte Email Adresse hinterlegt war dauert es noch etwas. Erstmals müssen alle Datensätze beim Denic aktualisiert werden und dann nochmals das ganze. Ich werde mich übrigens von zwei Domains trennen. Das CPC-Museum (weil ich da auch seit mindestens 10 Jahren keine neuen Inhalte aufgespielt habe) und die Lynntessa-Fanpage. Das hat sich auch überlebt.

So weils heute um Musik ging schließe ich noch mit drei Musiktipps, alle Interpreten aus dem Buchstaben "B":

Hier was ruhiges:

Hier was rockiges

Und hier was beschwingtes, das jeder mitsingen kann. (Schande über mich, das ich auf Leid erst durch eine US-Anwaltsserie aufmerksam wurde...)

Samstag 23.7.2011: Das Verbraucherportal.

Nun gibt es das schon vor etwa einem Jahr angekündigte Verbraucherportal. Dort kann dann jeder über Lebensmittel diskutieren oder diese melden, die seiner Ansicht nach nicht richtig deklariert sind. Das ist ja ein Dauerbrenner, dem sich inzwischen auch ganze Fernsehsendungen widmen und nun reagiert die Politik, wie immer aktionistisch. Ein Verbraucherportal, das ist hipp, das ist verbrauchernah, das ist Internet, also muss es was tolles sein.

Äh nein, es ist nur bequem, nicht rechtlich verbindend und einfacher als Gesetze zu ändern. Die Industrie wehrt sich dagegen und sagt, dort würden Lebensmittel angeprangert. Aus ihrer Sicht ist das auch richtig. Das Grundproblem ist ja, dass die zahlreichen Dinge die bemängelt werden nicht Gesetzesverstöße sind, sondern erlaubt. So wird aus Sicht des BLL also eine legale Kenntlichmachung gebrandmarkt.

Was sind die Problempunkte? Es sind zum einen bestimmte EU-Vorschriften über die Kennzeichnung welche die Aufgabe haben bestimmte Betriebe oder Regionen mit traditionellen Verfahrensweisen zu schützen. Es gibt drei Stufen:

Die erste Kategorie gab es schon lange und nun gibt es eben die beiden anderen auch. Man kann nun dazu unterschiedlich stehen. Entweder man sieht es als Täuschung an, weil eben die Lebensmittel nicht aus der Region stammen, sondern nur nach einer Verfahrensweise produziert wird, die aus der Region stammt. Oder man sieht es pragmatisch und fragt sich: "was ist das besondere an diesem Lebensmittel? Die Zutaten oder die Herstellung? Schmeckt eine Pasta anders, weil der Weizen nicht aus Mailand, sondern aus Capua kommt? Ist wichtig für einen Schwarzwälder Schinken das Räucherverfahren oder das das Schwein im Schwarzwald aufwuchs (es wird ja selbst bei der höchsten Kategorie nicht biologische Produktion gefordert - Massentierhaltung und Spitzmittel bei Pflanzen sind erlaubt). Es ist eben eine weitere EU-Vorschrift, und die sind eben primär zur Federung der Wirtschaft da und nicht zum Schutz des Verbrauchers. So ist auch das EU-Biosiegel das mit den geringsten Anforderungen.

Das zweite sind die Verpackungen allgemein. Es gibt hier mehrere Tendenzen, die es immer schwieriger machen die Angaben zu verstehen. Das erste ist, dass es immer mehr Angaben werden und zwar nicht Pflichtangaben, sondern freiwillige der Hersteller wie Werbetexte oder die GDA-Kennzeichnung die wichtige Angaben zudecken.

Das zweite ist der Versuch, schlecht klingende Dinge zu vermeiden. Also Verbraucher mögen keine Zusatzstoffe. Also steckt dick und fett drauf "Ohne den Zusatzstoff Geschmacksverstärker" (tolles Deutsch übrigens) und man setzt Lebensmittelextrakte zu die geschmacksverstärkend wirken. Analoges findet man gerne bei Farbstoffen. Dann werden färbende Lebensmittel wie Rote Beetesaftkonzentrat, Karottensaftkonzentrat oder Runkelrübenextrakt zugesetzt. Damit umgeht man auch die Verbote von Zusatzstoffen in bestimmten Lebensmitteln. So dürfen Brote nicht mit Farbstoffen gefärbt werden. Es gibt aber keine Vorschrift die den Zusatz eines färbenden Lebensmittels verbietet.

Das dritte ist das Verpackungsaufmachung und Name nach dem Gesetz nicht Angaben sind die "wahr" sein müssen. Es muss nur das Zutatenverzeichnis in Ordnung sein. So kann jemand ein Müsli machen, etwas Kirscharoma aber kaum Kirschen zugeben und auf der Verpackung dick und fett "Kirschenmüsli" schreiben und viele Kirschen abbilden. Er muss nur die Abbildung relativieren indem er klein dazuschriebt "Serviervorschlag". Im Zutatenverzeichnis müssen dann zwar die Kirschen mit Prozentangabe stehen, aber wer liest das schon?

Nun das alles ist nicht neu. Täuschungsversuche gab es schon immer. Was sich verschlimmert hat ist, dass es zugenommen hat Und das richtige Mittel dagegen ist nicht ein Verbraucherportal zu schaffen, denn ich gehe ja nicht mit dem PC einkaufen, sondern die Gesetze zu verschärfen oder zumindest die Lebensmittelüberwachung aufzustocken und dagegen rigoroser vorzugehen. Es gibt ja schon den $11 LFGB, der uns vor Täuschung schützt. Wenn die Industrie die Grenzen des Paragraphen ausloten will, warum nicht? Dann legen wir einfach mal einige Verfahren mehr auf und machen die auch publik. Wer einige male vor Gericht verloren hat und gut in den Medien präsent war überlegt sich vielleicht doch die Gestaltung der Packung bevor er noch ein Verfahren kassiert. Und wenn das nicht hilft, dann ergänzen wir die Formulierung eben soweit, dass die heutigen Täuschungsversuche garantiert ein Verstoß sind. Die Lebensmittelkennzeichnungsverordnung macht z.B. keine Angaben über Produktnamen oder Verpackungsaufmachung, nur über Pflichtelemente. Ein einfacher Passus der fordert, das Aufmachung und Zutatenverzeichnis nicht im Gegensatz stehen dürfen, also viele Kirschen abgebildet sind und kaum welche enthalten, würde schon ausreichen.

Aber so gibt es nach wie vor nur Aktionismus. Wie immer seit das Verbraucherministerium in CSU Hand ist...

Ansonsten gibts nichts neues. Ich habe kaum Zeit weil ich gerade die Abendschule besuche und Jodeln lerne.

Sonntag 24.7.2011: Mit einer Stufe in den Orbit

Da ich immer einige Leser habe, die alles auf konkrete Raketen beziehen: Dass ist ein Grundlagenartikel, bei dem ich nur eine existierende Rakete als Beispiel nehme. Es geht darum, ob man mit einer Stufe einen Orbit erreichen kann. Also keine Tricks wie Booster, oder abwerfbare Triebwerke. Als Ausgangspunkt nehme ich daher sinnvollerweise die bisher leistungsfähigste Erststufe, die EPC der Ariane 5. Sie hat folgende Kenndaten:

eine einfache Rechnung mit der Ziolkowski-Formel zeigt, dass diese Stufe so eine Endgeschwindigkeit von 11016 m/s erreicht. Deutlich mehr als für einen Orbit nötig ist. Realistischerweise benötigt eine Rakete dafür rund 9.400 m/s. Setzt man die Rechnung für diese Zielgeschwindigkeit aus, so gelangen 21,4 t mit dieser Rakete in einen Orbit, davon muss man aber 14,1 t für die leere Stufe abziehen. Bleiben 7,3 t für die Nutzlast - wobei bei der originalen Ariane 5 aber auch nochmals 0,95 t für die VEB wegegehen. Deise dürfte aber deutlich leichter zu fertigen sein, da der Großteil der Masse der VEB auf Strukturteile entfällt, welche die Lasten der bis zu 20 t schweren Nutzlast aufnehmen. Eine BEB von 0,5 t Gewicht bzw. eine Integration der Elektronik in die Stufe und ein einfacher Adapter als Abschluss würde vielleicht noch 6,8 t für die Nutzlast offen lassen.

Allerdings würde die originale EPC nicht einen Orbit erreichen, da der Startschub 96 t beträgt, die Stufe aber schon ohne Nutzlast 188,6 t wiegt. Es werden also mindestens zwei, eher drei Triebwerke benötigt. Da jedes 1,9 t wiegt und dann auch noch der Schubrahmen verstärkt werden muss, reduziert sich die Nutzlast um 2,5 pro Triebwerk, d.h. mit drei Triebwerken ist man bei rund 1,8 t für eine Zielgeschwindigkeit von 9.400 m/s. Allerdings sinkt die Zielgeschwindigkeit nun auch ab, denn die Brennzeit liegt nun bei nur noch 180 s, was die Gravitationsverluste deutlich reduziert und eine Zielgeschwindigkeit von 9.200 m/s (1.400 m/s Verluste) denkbar macht - mit dann schon 4,8 t Nutzlast)

Reduktion der Leermasse

Die EPC entstand noch in der Aluminiumlegierung 2210. Die Legierung 2195 ist bei gleichen Belastungsgrenzen je nach Literatur zwischen 26 und 40% leichter. Beim Space Shuttle Wasserstofftank, wo sie eingesetzt wurde reduzierte sie die Leermasse um 29%. Setzt man dies nur beim Tank ein, so reduziert dies die Leermasse um 2,6 t. Das erhöht die Nutzlast wieder auf 7,2 t. Der Einsatz von CFK-Werkstoffen in anderen strukturell belasteten Teilen dürfte sicherlich auch nochmals rund 400 kg einbringen, zumal der obere Abschluss ohne einen Stufenadapter verkürzt werden kann.

Eine höhere Ausströmgeschwindigkeit

Das Vukcain 2 hat einen Brennkammerdruck von 118 bar und eine Flächenverhältnis von 61,8. Das ist notwendig, weil die Düse ja auch bei einem Umgebungsdruck von 1 bar arbeiten muss. Moderne Triebwerke haben Düsenverlängerungen, welche während des Fluges ausgefahren werden. Eine solche wurde auch für eine Weiterentwicklung des Vulcain 2 untersucht und es sollte eine Düsenverlängerung auf das Expansionsverhältnis 100 rund 400 kg mehr Nutzlast bringen. Nach einer Simulation mit dem NASA Programm FCEA korrespondiert dies mit einer Steigerung der Ausströmgeschwindigkeit um 80 m/s. Auf der anderen Seite fand ich bei der Recherche zu meinem Buch, dass bei der normalen Ariane 5 10 m/s mehr Geschwindigkeit mit 80 kg mehr Nutzlast korrespondieren. Dies liegt etwas unter dem FCEA Wert, der jedoch auch ein theoretischer ist. Das Vinci Triebwerk setzt sogar eine Verlängerung auf ein Flächenverhältnis von 240 ein. Nach FCEA entspricht dies einer um 200 m/s höheren Ausströmgeschwindigkeit. Wenn ich denselben Faktor wie bei der kleineren Düse annehme komme ich so auf nutzbare 150 m/s mehr. Das entspricht dann einer Nutzlast von 9,9 t.

Resümee und Ausblick

Absolut gesehen gar nicht so schlecht - 9,9 t Nutzlast bei 215,1 t Startmasse und rund 16,6 t Trockenmasse. Das ist z.b. besser als bei der Falcon 9 und Zenit. Allerdings nimmt die Nutzlast rasch ab. Schon bei einer um 400 m/s höheren Geschwindigkeit geht sie auf 7,4 t zurück. Das grundsätzliche Problem ist, dass hier zwei Dinge zusammenkommen - die leer rund 16,6 t schwere Oberstufe kommt ja auch mit in den Orbit. Sinkt die Gesamtnutzlast um 10% so muss wegen gleich schwerer EPC die Nettonutzlast um 25% kleiner werden. Dabei sinkt schon die Bruttonutzlast wegen des Logarithmus in der Ziolkowskiformel exponentiell ab.

Immerhin es ist möglich: Auf der anderen Seite: Mit einer Oberstufe mit dem Vinci Triebwerk und einem Voll/Leermasseverhältnis von 10 komme ich bei derselben Erststufe auf rund 26 t Nutzlast, also das fast dreifache. Weiß man, dass die NASA mal beim Projekt X-33/Venture Star einen einstufigen Raumgleiter untersuchte, so ist klar, dass dieser deswegen eingestellt wurde, weil er zu schwer war - er hätte nicht mal ohne Nutzlast einen Orbit erreichen können.

Eine Optimierung des Konzeptes wäre es so schnell wie möglich sich von überflüssiger Masse zu befreien. Die Triebwerke müssten sowieso abgeschaltet werden, sobald man eine Spitzenbeschleunigung von 5 g erreicht um de Belastung in Grenzen zu halten. Das heißt bei drei Triebwerken müsste das erste abgeschaltet werden, sobald die Rakete nur noch 81 t wiegt, also rund 69% des Treibstoffs verbraucht ist. Das nächste müsste dann wenn noch 14 t Treibstoff übrig sind, abgeschaltet werden, was aber schon relativ kurz vor Brennschluss ist. Trotzdem müsste zumindest das Abtrennen eines Triebwerks für etwa 1 t mehr Nutzlast gut sein.

Das Ideale, (allerdings mit der EPC technisch nicht mögliche) ist es sehr viele Treibstoffbehälter zu haben und diese nacheinander zu verbrauchen und abzutrennen sobald sie leer sind. Bei einer großen Zahl reduziert das das Gewicht das den Orbit erreicht beträchtlich. Da allerdings der Verbrauch des Treibstoffs auch mit einem geringeren Schub korrespondiert, der nun noch benötigt wird, läuft es in der Praxis auf das Abwerfen ganzer Triebwerksmodule hinaus. Ein kleiner Vorteil des Cross-Feedings, also des Betriebs aller Triebwerke aber der Schonung der Treibstoffreserven des (oder der) zentralen Triebwerke ist, dass der Schub so hoch ist, was die gravitativen Verluste durch die Hubarbeit reduziert. Doch der Vorteil ist klein. Bei der Flacon Heavy wird er von SpaceX mit 17% mehr Nutzlast angegeben. Dabei entspricht dies dort einer neu eingeführten Stufe durch die sonst gleiche Brennzeit der Stufen.


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