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Web Log Teil 244: 23.8.2011 - 29.8.2011

Dienstag den 23.8.2011: Die Zuverlässigkeit von Raketen

Letzte Woche ging erneut ein Satellit bei einem Protonstart verloren. Von 96 Starts seit dem 1.1.2000 gingen 6 verloren. Das 6,25% und das ist heute ein sehr hoher Wert. Früher gab es die Regel, dass eine völlig neue Rakete oder wenn es nur wenige Erfahrungen mit der Technologie gibt (was für die ersten Raketen einer Nation gilt) anfangs nicht sehr zuverlässig ist. Damals (in den fünfziger bis Siebzigern) rechnete man mit:

Das ist eine Lernkurve. Es werden zuerst die offensichtlichen Fehler gefunden, dann tauchen irgendwann versteckte Fehler auf, die nur bei bestimmten Umständen von Bedeutung. so klappte bei Ariane 1-3 unter bestimmten umständen die Zündung der dritten Stufe nicht. Nur eben nicht bei jedem Start.

Auffällig ist dass immer mehr Starts glücken. Denn man kann es auch so sehen:

Danach kommt man in einen Bereich wo die Langzeitzuverlässigkeit bei 95% der neuen Starts liegt und ein Fehlstart weniger konstruktionsbedingt als mehr von Problemen bei der Fertigung oder zufälligen Ereignissen abhängt. Für Versicherungen fangen nun auch andere Ereignisse zu dominieren. (Satelliten gehen auch nach dem Start verloren, werden beim Transport beschädigt oder fallen im Orbit aus, oder jemand hat vergessen Klammern zum Fixieren der Solarpanels vor dem Start zu entfernen).

Titan Erfolgsstatistik

Idealerweise ist nach dem zwanzigsten Flug eine Rakete sehr zuverlässig und es gibt auch Beispiele dafür: Ariane 4, die Sojus, Ariane 5. Heutige Träger, zumindest wenn sie in Ländern entstehen, die schon eine Raumfahrtindustrie mit den Kenntnissen hat eine zu bauen, sollten vom ersten Flug weg deutlich zuverlässiger sein, als die obige Faustregel. Es gibt auch dafür Beispiele wie die Saturn, Delta 4 oder Atlas V. Auch bei Ariane 5 würde man wohl nicht 4 Fehlstarts bei den ersten 20 Flügen akzeptieren, wie sie noch ihr Vorgänger aufwies.

Erstaunlich ist aber auch, dass es Träger gibt die eine miserable Langzeitzuverlässigkeit aufweisen. Die Proton gehört dazu. Aber auch die Titan und die Atlas Centaur - bis 1991. Und es gibt neue Träger die bleiben unzuverlässig, wie die Zenit. Manchmal wird auch eine Rakete gar nicht zuverlässig wie die Delta III.

Ist das prognostizierbar? Meiner Ansicht nach nicht, denn man kann es nicht an technischen Details festmachen, also "Low-Tech" = sicherer als "High-Tech". Hier einige merkwürdige Beispiele:

Sojus / Molnija. Die Sojus gehört zu den Trägern mit einer extrem hohen Langzeitzuverlässigkeit, durch viele Starts auch statistisch gut abgesichert. Bei 928 Starts gab es nur 22 Fehlstarts, die meisten bei der Einführung. Die Molnija basiert auf der Sojus und hat nur eine zusätzliche vierte Stufe, die noch dazu technisch nicht sehr komplex ist. Trotzdem scheiterten von 320 Starts 33 und das bis heute. Das Risiko eines Fehlstarts liegt bei der Molnija also bei 1:9,6 und bei der Sojus bei 1:42. So verwundert es nicht, dass ihre Produktion eingestellt wurde.

Zenit / Atlas V. Die Zenit ist eine neue Trägerrakete, nicht eine aus der ersten Generation. Ihre erste Stufe basiert auf den Angara Boostern. so sollte man eine hohe Zuverlässigkeit annehmen. Das Gegenteil ist der Fall. Von 72 Starts scheiterten 9 - Chance für den Verlust 1:8. Basierend auf dem Triebwerk der Zenit (RD-171) wurde das RD-180 entwickelt und in der Atlas eingesetzt. Hier klappten allerdings alle 28 Starts. Einmal versagte die Centaur, aber niemals das RD-180.

Delta ErfolgsstatistikAtlas Centaur / Atlas I: Die Atlas Centaur sollte nominell zuverlässiger als die frühen Atlas sein, weil als sie entwickelt wurde die Basisstufe der Atlas die obige "Schweinephase" schon durchmacht hatte. Trotzdem hatte die Trägerrakete bis zu Privatisierung 1988 eine miserable Bilanz: Von 60 Starts misslangen 6: Risiko 1:10. Als dieselbe Rakete dann privatisiert wurde (Bezeichnung Atlas I,II,IIA) waren es von 86 Starts nur noch 3 (Risiko 1:28,6). Wobei alle Fehlstarts auf das Modell entfielen, das auch das letzte von der NASA gestartete war.

Chang Zheng 3B: Das Modell 3 der Langen Marsch Serie hatte drei Fehlstarts bei 53 Einsätzen. Interessanterweise entfielen zwei dieser drei auf die 14 Flüge des Submodell 3B, das sich nur in der Boosterzahl vom Basismodell unterscheidet. Noch interessanter ist das alle Fehlstarts auf kommerzielle Starts entfielen und nicht auf chinesische Nutzlasten, obwohl diese nur sieben Starts ausmachen. Für einen westlichen Satelliten beträgt also das Verlustrisiko 1:3,5 für einen chinesischen 1:46!

Titan / Delta: Beide Träger sind vom technischen Stand vergleichbar. Sie setzen mittelenergetische Treibstoffe ein, dazu kommen Feststoffbooster. Bei beiden wurden die Triebwerke über Jahrzehnte kaum verändert, bei der titan sogar noch weniger als bei der Delta. Bei bis zu 9 Boostern bei der Delta liegt auch hier das Risiko höher als bei nur zweien bei der Titan. Von 335 Starts misslangen nur 10 Deltastarts. Von den 220 Starts der Titan waren es dagegen 15 (Risiko 1:33,5 und 1:14,7). Noch auffälliger ist aber die Statistik am Ende der Einsatzzeit. die Delta wies kaum noch Fehlstarts auf. Vom letzten Modell, der Delta 2 misslang nur einer von 132 Starts. Vom letzten Titanmodell, der Titan 4, dagegen 4 von 39. Die Titan hat wie die Proton eine miserable Langzeitbilanz. Sie wird im Laufe der Zeit nicht besser, sondern pendelt sich auf einem 90-95% Niveau ein. Dagegen weist dieselbe Grafik der Delta einen Trend zu 100% auf, der am Schluss auch über Jahre gehalten wurde.

Donnerstag 25.8.2011: Voyager 2 bei Saturn

Eigentlich jährt sich heute zum 30-sten Mal der Vorbeiflug von Voyager 2 an Saturn und zum 22-sten Mal der Vorbeiflug an Neptun. Da ich aber schon bei vergangenen Jubiläen daran erinnert habe so, beim zwanzigsten Vorbeiflug an Neptun getan. Sowie an anderen Stellen wie hier und hier. Da heute der dreißigste Geburtstag des Saturnvorbeiflugs ist. Will ich auf diesen genauer eingehen.

Die Flugroute bis Saturn war schon vor dem Start festgelegt worden. Voyager 2 hatte bei Saturn nach den ursprünglichen Plänen eine Doppelrolle. Wenn die Mission von Voyager 1 klappte so führte die ursprüngliche Route so durch das Saturnsystem so, dass sie genau an den Monden nahe vorbeiflog, die beim Vorbeiflug von Voyager 1 zu weit entfernt waren um gut auflösende Aufnahmen zu erhalten. Die folgende Tabelle zeigt wie man die Monde recht gut zwischen beiden aufgeteilt hatte:

Vorbeiflüge an Saturn

Voyager 1

Voyager 2

Saturn

101.300 km

124.420 km

Mimas

88.440 km

309.900 km

Enceladus

202.040 km

87.140 km

Tethys

415.670 km

93.000 km

Dione

161.520 km

502.250 km

Rhea

73.980 km

645.280 km

Titan

6.490 km

665.960 km

Hyperion

880.440 km

470.840 km

Iapetus

2470.000 km

908.680 km

Phoebe

13.537.000 km

2.075.600 km

Atlas

219.00 km

287.170 km

Pandora

300.000 km

246.590 km

Prometheus

270.000 km

107.000 km

Epimetheus

121.000 km

147.010 km

Janus

297.000 km

222.760 km

Bilder

17050

11011

Ankunft

12.11.1980

25.8.1981

erste Bilder aus

106 Mill. km Entfernung

100 Mill. km Entfernung

am

26.8.1980

5.6.1981
letzte Bilder am 25.9.1981

Voyager sollte Tethys, Enceladus, Hyperion genauer untersuchen. Sie kam auch so nahe an Iapetus und Phoebe heran, dass sie zumindest grobe Aufnahmen machen konnte. Wäre Voyager 1 ausgefallen, so wäre mit dem Treibstoffvorrat die Bahn angepasst worden. Die Ringebene wäre weit außerhalb der Ringe durchstoßen worden und so Titan in 15.000 km Entfernung passiert worden. doch Voyager 1 passierte den Saturn ohne Probleme. So konnte Voyager 2 der vorgegebenen Route folgen. Aufgrund der Erkenntnisse der Raumsonde die neun Monate vorher den Planeten passierte wurde das Meßprogrammen angepasst. Es gab einige von Voyager 1 entdeckte Phänomene die sehr seltsam waren. So gab es Speichen auf den Ringen - dunkel verfärbte Bereiche. Voyager 2 sollte mehr Aufnahmen machen und diese Speichen in ihrer Bewegung verfolgen. Es gab auch nicht 4-6 Ringen, sondern Voyager 1 Aufnahmen zeigten Hunderte davon. So sollte Voyager 2 noch detaillierte Aufnahmen machen und zugleich mit dem Photopolarimeter die Ringe durchleuchten: Dazu wurde es auf einen Stern ausgerichtet wenn die Ringe zwischen Sonne und Voyager standen und die Lichtabschwächung gemessen - danach wusste man, das es sogar noch mehr Ringe gab. Nach den Messungen ging die Zahl in die Tausende und von Ringen konnte man nicht mehr sprechen, eher von dichteren und weniger dichten Zonen. Bis zur Auflösung des Photopolarimeters von 100 m waren sie nachweisbar.

Voyager 2 Tethysaufnahme

Die Monde wurden bei Voyager 2 alle vor dem Saturnvorbeiflug passiert, wobei die aufnahmen von Tethys und Enceladus erst ungefähr eine stunde vor dem Vorbeiflug entstanden. Während das erste Photomosaik von Enceladus, der sich als völlig glatt, weitgehend kraterfrei entpuppte und damit eine Ausnahme im Saturnsystem ist, noch klappten gab es bei dem folgenden Mosaik von Tethys einen Defekt. Die Raumsonde fing gerade an das Mosaik zu erstellen, die erste Aufnahme zeigte noch einen Teil von Tethys als es ein Problem gab. Die folgenden Aufnahmen nahmen nur noch den schwarzen Weltraum auf. Zuerst vermutete man, das Teilchen der Ringe den Arm beschädigt hatten, denn es gab nach der Passage von Saturn 3000 km außerhalb des G-Ringes merkwürdige Telemetrie, und auch die Steuerdüsen wurden außerplanmäßig vom Bordcomputer gezündet um die räumliche Orientierung der Sonde einzuhalten. Wann das Problem entstand konnte nicht genau geklärt werden, weil es während des Vorbeiflugs keine Aufnahmen gab und danach die Zone folgte in der es einen Blackout durch Saturn gab der zwischen Erde und Voyager stand.

Die Probleme mit anderen Systemen waren jedoch nur temporär und vergingen wieder. Die Scanplattform konnte aber im Azimut nicht bewegt werden. Sie stoppte durch Computersignal, als dieser bemerkte, dass sie nicht korrekt ausgerichtet war, in einer Position in der Sonnenlicht die Experimente beschädigen konnte. Zuerst brachte man die Plattform daher durch Funkbefehl in einen sicheren Modus. Dann rief man den Bandrekorder mit den letzten Bildern und den Daten ab um den Fehler zu finden. Von sechs Bildern eines Thetys Mosaiks zeigte nur eines einen Teil des Mondes. Die höchstauflösenden Enceladus Aufnahmen waren alle schwarz, Bilder der Ringe von der Rückseite und dem Bereich des A- und F-Ringes waren nicht zu sehen und auch die hochauflösenden Photopolarimeter-Messungen nahe des A- und F-Ringes waren verloren gegangen.

Das letzte korrekte Bild gab es, als die Sonde das Ringsystem durchquerte. Drei Tage lang schickte man einen Befehl nach dem anderen zur Sonde. Man versuchte die Scanplattform zuerst langsam, dann schneller zu bewegen. Jede Aktion ergab wegen der langen Signallaufzeit erst nach drei Stunden eine Rückmeldung. Nach 24 Stunden bewegte sich die Plattform erstmals. Dann versuchte man die Geschwindigkeit zu steigern und das Problem zu verstehen. Dann am 28.8.1981, inzwischen war Voyager 2 schon wieder 3.2 Millionen km vom Saturn entfernt, war auf einem Bild wieder der Saturn zu sehen. Nun betrieb man die schwenkbare Plattform mit langsamer Geschwindigkeit während des restlichen Vorbeiflugs. (Bilder links: die letzte Aufnahme vor dem Defekt und die erste nach dem Defekt).

Zwischen dem Saturn und Uranusvorbeiflug untersuchte man das Problem auf der Erde mit Nachbauten der Kameraplattform. Es zeigte sich, dass der Schwenkarm zu oft mit zu hohen Drehraten betrieben worden waren. Eventuell war Schmiermittel ausgelaufen. Nach der Passage betrieb man die Plattform nur mit niedriger Rotationsrate, was keine Einschränkungen bedeutete, denn nun war Saturn schon nicht mehr bildfüllend und es musste kaum noch geschwenkt werden. Die Monde waren eh nur noch wenige Bildpunkt groß. Bis zur Uranuspassage hatte man dann recht genau das Problem verstanden und betrieb die Scanplattform nur viermal mit mittlerer Geschwindigkeit und sicherte sich durch ein Computerprogramm ab, dass bei einem Fehler die ganze Raumsonde drehte anstatt nur die Plattform.

Voyager war übrigens die letzte Raumsonde mit einer beweglichen Plattform. Heute sind an Raumsonden alle Instrumente fest montiert und es wird immer die ganze Raumsonde gedreht. So wurde die Mission trotz des Ausfalls noch ein voller Erfolg bei Uranus und Neptun. Auf der Strecke blieben die hochauflösenden Aufnahmen der ringe, von Titan und Enceladus.

Freitag 26.8.2011: Schnipsel

Hier die Einleitung des Buchs "Weltraumfahrt" von Werner Büdeler von 1967:

Spätestens 1970 wird der Mensch auf der Oberfläche des rund 400 ooo Kilometer von uns entfernten Mondes landen. 1972 wird auf der Mondoberfläche ein ständig bemannter Stützpunkt errichtet werden, dessen Personal alle paar Wochen ausgetauscht wird. Raumfahrzeuge, die routinemäßig zwischen Erde und Mond verkehren, halten die Verbindung zu dieser Forschungsstation aufrecht.

Zu diesem Zeitpunkt werden bereits mehrere bemannte Laboratorien die Erde als künstliche Satelliten umfliegen. Die ersten von ihnen werden etwa zum gleichen Zeitpunkt in Umlaufbahnen um die Erde gelangen, zu dem amerikanische Astronauten zur ersten Mondumfliegung aufbrechen, im Jahre 1968. 1972, bei Inbetriebnahme des Mondstützpunktes, wird man bemannte erdumkreisende Laboratorien haben, die durch Zubringerfahrzeuge von der Erdoberfläche her angeflogen werden. Diese wiederverwendbaren, nach Art von Flugzeugen auf der Erde landenden Raumschiffe werden die Besatzung der bemannten künstlichen Satelliten mit allen lebensnotwendigen Dingen versorgen und sie von Zeit zu Zeit austauschen.

Um das Jahr 1975 wird mit dem Bau eines größeren erdumkreisenden Stützpunktes begonnen werden, einer Außenstation, die zwischen 8 und 20 Mann Besatzung aufzunehmen vermag. Gleich den kleineren bemannten Laboratorien wird sie die Erdoberfläche in wenigen hundert Kilometer Höhe umkreisen. 1976 wird die erste bemannte Expedition zum Planeten Mars aufbrechen. Sie wird insgesamt etwa 150 Tage unterwegs sein und sich bei ihrem Flug, der eine Gesamtstrecke von ca. 600 Millionen

Kilometer umfassen wird, auf die Informationen stützen, die zuvor geflogene Raumsonden als Funkbotschaften übermittelt haben.

1978 wird eine bemannte Expedition die Erde verlassen, um den Planeten Venus zu umfliegen und dabei aus der Nähe zu betrachten.

1980 oder 1981 wird eine Expedition zum Mars aufbrechen, um dort einen ständigen Stützpunkt zu errichten. Die Erfahrung, die man in der Zwischenzeit mit mehreren komfortabel eingerichteten Stützpunkten auf dem lebensfeindlichen Mond gesammelt hat, werden diesem Unternehmen zugute kommen. Um 1985 werden sich erstmals bemannte Raumfahrzeuge weiter in das Planetensystem hinauswagen, sie werden versuchen, den Asteroiden-Gürtel zu durchstoßen und in die Umgebung des Planeten Jupiter zu gelangen. Bei weiteren derartigen Flügen werden Landeversuche auf einem der Jupitermonde vorgenommen werden ...

Das sind einige der Prognosen, die man heute über die Zukunft der Raumfahrtentwicklung stellen kann. Einige der genannten Zahlen - so beispielsweise das Datum für die erste Landung des Menschen auf der Mondoberfläche - sind bereits Bestandteile von Programmen, die sich in der Durchführung befinden und deren Finanzierung gesichert ist. Andere basieren auf einer bloßen Extrapolation des gegenwärtigen technischen Entwicklungsstandes und auf Mutmaßungen über dessen Weiterentwicklung. Vielleicht wird die erste Marslandung nicht 1976, sondern erst 1978 oder 1980 stattfinden, vielleicht wird man sich eines schönen Tages im Lichte neuer Erkenntnisse entschließen, den Flug zum Planeten Jupiter zurückzustellen und dafür dem Planeten Merkur das Augenmerk zu widmen.

Wie immer dem auch sei, im großen und ganzen wird der Vorstoß des Menschen in den Weltraum so ablaufen, wie er in den einleitenden Prognosen fixiert wurde.

und das buch endet mit der vorliegenden Passage...

"Noch wenige Monate vor dem Start des ersten künstlichen Erdsatelliten erschien den meisten Menschen die Idee, Satellitenkörper im Gleichgewicht zwischen ihrer eigenen Fliehkraft und der Anziehungskraft der Erde mit einer Geschwindigkeit von 28 000 Kilometern pro Stunde in einigen hundert Kilometern Höhe um die Erde rasen zu lassen, als bloße Phantasie. Die unbemannten künstlichen Erdsatelliten kamen, und die Mehrzahl der Menschen zweifelte an den nun angekündigten bemannten Raumflügen. Heute sind diese bemannten Raumflüge Tatsache, aber es gibt noch immer viele Zweifler an der Verwirklichung der bemannten Mondlandung. Ist diese Mondlandung einmal vollzogen, dann ..."

Ich finde es schon bemerkenswert, dass die erste optimistische Aussage in keinster Weise umgesetzt wurde. (Das Erdlabor von 1968 wird wohl MOL gewesen sein, es wurde 1969 eingestellt und war noch weit von der Fertigstellung entfernt, das Labor von 1972 wird wohl Skylab gewesen sein, das wenigstens nur um 1 Jahr später kam).

Dagegen hat sich die zweite pessimistische Annahme durchaus bewahrheitet. Heute gibt es mehr Leute denn je, die nicht an die bemannte Mondlandung glauben...

Sonntag 28.8.2011: Die Evolutionstheorie und Stoffwechselkreisläufe

Eine der Kritiken, die es an der Atkins Diät gibt, ist die das ein Stoffwechsel beschritten wird, der sonst nur beim Hunger ohne Nährstoffversorgung eintritt. Dazu eine kleine Einführung in die Biochemie ohne zu sehr ins Detail zu gehen. Es geht um  zwei elementare Stoffwechselabläufe im Körper. Das eine ist die Glykolyse und das andere der Citratzyklus. Bei der Glykolyse werden Kohlenhydrate, genauer gesagt Einfachzucker also Monosaccharide, abgebaut zu zwei Molekülen Essigsäure, gebunden an ein Enzym. Diese Verbindung ist eine Schlüsselverbindung die als Endprodukt zahlreicher Abbauvorgänge entsteht. Sie wird dann in den zweiten Stoffwechselkreislauf den Zitronensäurezyklus eingeschleust. Dort wird sie stückweise oxidiert und die Energie auf andere Verbindungen übertragen. In den Zitronensäurezyklus münden daher viele Abbauvorgänge, auch beim Abbau von Protein und Fett. Er ist die „Drehscheibe“ des Stoffwechsels.

Was allerdings bei Tieren nicht möglich ist, ist die Umkehrung der Glykolyse. Es ist also nicht möglich aus den Abbauprodukten wieder Glucose zu bilden. Der Körper ist aber darauf angewiesen Glucose zu bilden. Zum einen benötigt unser Gehirn sehr viel Glucose, es bezieht seine Energie bei ausreichender Versorgung mit Kohlenhydraten nur aus diesem Molekül und benötigt alleine 120 g Glucose pro Tag, was etwa 25% des Grundumsatzes ausmacht. Des weiteren benötigen die Muskeln Glykogen als Energielieferant für die Arbeit. Auch dieses besteht aus Glucose und wird neugebildet wenn genügend Glucose vorhanden ist, damit ein temporärer Energiespeicher vorhanden ist.

So gibt es auch die Umkehrung der Glykolyse, die Gluconeogenese. Während die erste in allen Zellen abläuft, wird Glucose nur in der Leber synthetisiert. Möglich ist dies aus drei Verbindungen: Lactat (Milchsäure), Pyruvat (einem Zwischenprodukt des Stoffwechsels) und Glycerin. Lactat entsteht als Folge der anaeroben Energiegewinnung im Muskel. Zu viel Lactat führt zum Phänomen des Muskelkaters. Es wird zur Leber transportiert und dort wird wieder Glucose gebildet und ins Blut abgegeben. Pyruvat entsteht beim Abbau bestimmter Aminosäuren wie Alanin. Die Bildung von Glucose aus Pyuvat ist der Hauptweg bei der Glucosebildung wenn die Kohlenhydratzufuhr völlig ausbleibt. Glycerin ist ein Bestandteil des Fetts. Nun könnte man denken: Ist doch alles in Butter. Wenn ich Fett anstatt Kohlenhydrate aufnehme, dann wird das Glycerin eben zu Glucose umgewandelt. Leider ist dem nicht so. Beim Fettabbau wird das Fett in den Fettzellen in Fettsäuren und Glycerin gespalten, doch das Glycerin wird für den eigenen Stoffwechsel verbraucht und nur die Fettsäuren über das Blut abtransportiert. Nur das Fett das in der Leber selbst vorhanden ist kann auf diese Weise genutzt werden. Bei einem gesunden ist diese Menge jedoch sehr gering. Bleibt also nur noch bei kohlenhydratarmer Kost die Synthese aus Eiweiß. Nur ist dies recht ineffektiv. Dabei müssen die Aminosäuren weitgehend abgebaut werden und dann kann nur ein Bruchteil der Energie genutzt werden. Zudem können nur bestimmte Aminosäuren als Quelle für Pyruvat fungieren und die anderen nicht. Auf dieser Tatsache beruhen Diäten mit extrem geringer Kohlenhydratzufuhr wie die Atkinsdiät.

Daher beschreitet der Körper bei kohlenhydratarmer Kost einen zweiten Weg. Es wird zwar Glucose gebildet jedoch nur in geringem Maße. Stattdessen wird die aktivierte Essigsäure, die normalerweise in den Zitronensäurezyklus eingeschleust wird und auch beim Abbau der Fettsäuren entsteht, mit einem zweiten Molekül derselben Art verbunden und dabei entsteht eine Verbindung mit einer Ketobindung. Die Klasse dieser Verbindungen wird daher als „Ketokörper“ bezeichnet. Diese wird ins Blut abgegeben und kann wie Glucose die Blut/Gehirnschranke passieren und die Nervenzellen nutzen sie als Energiequelle diese. Die Ketokörper kommen auch beim normalen Stoffwechsel im Blut vor, doch im Hungerzustand nimmt ihre Konzentration um das hundertfache zu. Da die Verbindungen in der Regel Säuren sind, belasten sie die Regulation des Säure/Basenhaushaltes. Herz und Nebennieren ziehen sie jedoch Glucose als Energielieferant vor und Muskeln schalten ebenfalls auf die Versorgung mit Ketokörpern um. Es entstehen auch Abbauprodukte die im Urin oder sogar im Atem nachweisbar sind, wie z.B. Aceton, das entsteht wenn ein Kohlendioxidmolekül abgespalten wird, was unter physiologischen Bedingungen leicht in einer Nebenreaktion geschehen kann.

So die Faktenlage. Ist nun diese Stoffwechsellage eine für dauerhafte Ernährung tolerierbare oder nicht? Wir wissen, dass bei vielen Tieren die Fettverbrennung als alleinige Energiequelle, in der Form, wie hier geschildert der Normalweg ist. Zugvögel haben z.B. fast keine Kohlenhydratvorräte. Sie beziehen ihre gesamte Glucose nur aus diesem Weg. Allerdings weicht der Mensch mit seinem sehr hohen Kohlenhydratbedarf doch sehr von vielen Tieren ab. Der Sonderstatus ist durch das Gehirn begründet, das viermal größer als bei Menschenaffen mit derselben Körpermasse ist und entsprechend ist auch sein Nährstoffbedarf größer.

Es gibt kaum Untersuchungen, wie extrem kohlenhydratarme Ernährungsformen sich auf Dauer auswirken. Die meisten untersuchen nur den Einsatz als Abmagerungsdiät, wahrscheinlich weil nur wenige sie danach noch durchhalten. Da zeigt sich rasch ob Probanden empfindlich reagieren (die Blutfettwerte und der Blutdruck verschlechtern sich bei einem Teil der Diätteilnehmer rapide, wenn man eine entsprechende genetische Veranlagung besitzt, die heute auch als Risikofaktor für Arteriosklerose angesehen wird), bei dem Rest gibt es über die Diätzeit (einige Wochen bis maximal Monate) keine Veränderungen.

Von den Befürwortern wird argumentiert, es wäre über die letzte Million Jahre die normale Ernährung gewesen auf die wir angepasst sind, weil kohlenhydratreiche Ernährung erst seit Beginn des Getreideanbaus vor 11.000 bis 13.000 Jahren unseren Speiseplan radikal veränderte. Dem kann ich so nicht folgen, denn die Atkins- und Lutzdiöten sind ja primär fettreich und Wildtiere wie Hasen, Hirsche, ja selbst Wildschweine haben viel fettärmeres Fleisch als unsere Zuchttiere und Milch und Eier, mit ebenfalls mit viel Fett und Cholesterin nahmen unsere Vorfahren auch nicht zu sich.

Vor allem wissen wir, dass sich genetische Mutationen extrem schnell durchsetzen können. Bis vor rund 6000 Jahren konnten in Europa nur 10% der erwachsenen Bevölkerung Milch vertragen, weil sie über das Enzym Laktase verfügten, das notwendig isst um den Zucker im Darm zu spalten. Fehlt es so kann Laktose nicht aufgenommen werden, wird von den Darmbakterien vergoren und Milch führt daher zu Leibschmerzen und Durchfall. Das war ein solcher Überlebensvorteil, dass sich diese Wenigen innerhalb von 1000 Jahren, nur rund 40 Generationen, durchsetzten und seitdem können 90% der Menschen in Mitteleuropa Milch vertragen. Das ist durch genetische Untersuchungen an Knochen nachgewiesen. Es mag so sein, dass früher der Ketoseweg der normale war, ich denke aber mit der Umstellung auf Getreide als Hauptnahrungsmittel haben sich die durchgesetzt, die besser angepasst an die Nutzung der Glucose als Nahrung waren. Dafür spricht auch, dass gegen das Gluten, also Weizenklebereiweiß, nur ein geringer Teil der Bevölkerung eine Allergie hat. Denn diese können Getreideprodukte nur schwer vertragen. Diese Unverträglichkeit ist auch von Land zu Land unterschiedlich: in Ländern mit höherem Konsum an Fisch und Fleisch gibt es mehr als in Ländern mit vorwiegend kohlenhydratreicher kost, was ebenso für diese Theorie spricht.

 


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