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Web Log Teil 246: 10.9.2011 - 26.9.2011

10.09.2011: Vermischtes von der Programmierfront

Ein paar Dinge gibt es die fielen mir auf. Da hat Apple gegen Samsung vor Gericht gewonnen, weil das Galaxy Tab dem iPad ähneln soll. Ich kann das nicht verstehen. Ich kenne beide Geräte nicht. Im Fernsehen sahen sie zwar zuerst ähnlich aus, aber es fällt schon auf, dass das Galaxy ein anderes Seitenverhältnis hat. Vor allem aber zählt doch das Innenleben. Schon bei Displayauflösung differieren die beiden und beim Betriebssystem hört es dann ganz auf. Wenn man sich nur am äußeren orientiert, dann könnte man auch einen Schutz für Desktopgehäuse anmelden und somit praktisch alles anderen PC-Hersteller vom Markt ausschließen. Das wesentliche steckt doch unter der Haube....

Dann hat Kim Wilde eine neue Platte veröffentlicht. Ich habe mich zuerst gefreut und war überrascht, weil es erst vor einem Jahr eine neue CD gab. Aber die Enttäuschung ist dann groß. Kim Wilde singt nur gecoverte Songs. Ich sehe das als Endpunkt einer Karriere. Natürlich gibt es immer wieder mal Coverversionen und manche sind auch besser als die Originale. Wer erinnert sich noch an "Dancing in the Streets von Martha und den Vandellas? Viel besser ist die Version von Bowie & Mick Jagger. Aber ganze Alben mit Coversongs machen sonst nur "Deutschland sucht den Superstar" Interpreten, also Leute die mit eigenen Liedern keinen Erfolg haben. Ich will von Kim Wilde ihre Musik hören und ich fand das letzte Album auch durchaus besser als das schlagemäßige das sie Anfang der Neunziger Jahre ablieferte und das sicher auch der Grund war, warum sie so lang weg war. Wenn man anfängt zu meinen, mit Liedern anderer Erfolg zu haben ist man meistens am Tiefpunkt einer Karriere. Nena hat das auch mal vor ein paar Jahren gemacht ("Cover me"). Ich will von einem Künstler seine Lieder hören. Nicht die anderer. Ist das so schwer zu verstehen? Ich schreibe bei meinen Büchern ja auch nicht von anderen ab. Eigentlich selbstverständlich.

Das leitet mich zum letzten Thema über meinen Büchern. Da hat ja Arne gefragt ob der Ausschnitt aus "Das ist drin" ist, also einem Buch über die Bestandteile der Nahrung. Da habe ich wenig gemacht und bin schon lange im ersten Kapitel über Brot und Teigwaren stecken geblieben. Es ist mir zu umfangreich und komplex. Derzeit arbeite ich an nicht weniger als drei Manuskripten. Am weitesten ist "Das ist kein Diätbuch". Das ein Buch über die Grundlagen der Ernährung und wie sie bei einer Diät von Bedeutung sind. Da bin ich aber auch noch in der ersten Phase, der sogenannten Sammelphase. Da schreibe ich ohne besonders auf Grammatik zu achten alles zusammen. Derzeit etwa 130 Seiten. Es wird sicher noch etwas länger. Danach kommt die arbeitsintensive Phase des Zusammenschreibens ins Reine, Streichen, Umformulieren, Umstrukturieren, dann das Korrekturlesen und das wiederholt sich dann einige Male auch nachdem es von den Korrekturlesern zurückkommt. Meistens ergänze ich aber auch noch in diesen Phasen noch etwas. Etwa 90 Seiten habe ich über Phobos-Grund und das MSL geschrieben. Da fehlt aber noch viel. Das wird dann das nächste Skript. Zuletzt noch das 550 Seiten lange Manuskript der zweiten Auflage des Raketenlexikons 1. Immer wieder arbeite ich dran, ohne fertig zu werden. Zum einen weil es so viel ist und es eben rund 100 Typen gibt und dann auch weil da der Druck fehlt - die Auflage 1 ist ja schon gut und verfügbar und so viele kaufen es ja gerade auch nicht.

Schlechte Verkäufe leitet mich zum letzten Thema über. Sie sind derzeit mau. Im Allgemeinen sind die ersten beiden Quartale die schwachen des Jahres und das dritte deutlich besser und das vierte ist so bis Mitte Dezember richtig gut. (es müsste viermal im Jahr Weihnachten geben!) Aber dieses Jahr fällt das dritte Quartal gegen die ersten beiden zurück. Dann bekam ich heute die Mail das BOD ein weiteres Buch von mir kostenlos als E-book veröffentlicht. Ich wusste schon bevor ich an die Stelle kam, wo es stand welches es ist, das es das Buch über die Europa Rakete ist. warum? Weil es das zweitschlecht laufendste Buch ist. Ich weiß nicht, welche Intension BOD hat. Wenn ich Autoren dazu bringen will die 100 Euro zusätzlich für ein E-book (Printausgabe nur 39 Euro!) auszugeben, dann nehme ich doch einen Titel der gut läuft, Verkaufszahlen animieren mehr als anderes zur Veröffentlichung. Das wäre bei mir "Was ist drin", das zudem von der Gestaltung (wenige Tabellen und Bilder) sich viel besser eignet. Na ja. Vielleicht erscheinen die Computergeschichten als e-book. Da bietet es sicher am ehesten an. Die sind derzeit beim zweiten Korrekturleser, nachdem der erste nach 5 Monaten irgendwie nicht so recht vorwärts kam und in der Mitte abbrach. So wird es wohl nicht die gleiche Korrekturqualität haben. Immerhin, das erscheint noch dieses Jahr. Bisher hat sich meine Einstellung zu eBooks nicht geändert. Das einzige verkaufte Exemplar hat Arne gekauft. Siehst Du Arne, wenn es aus Papier wäre, könnte ich es signieren und vielleicht wäre es nach meinem Tod mal wertvoll....

Ansonsten bin wich wirklich sehr eingespannt beim Job und abends auch ziemlich fertig. Nächste Woche will ich das Programm soweit fertighaben, dass die gröbsten Fehler raus sind und dann gehe ich vom 18-.25.sten nach dem Rechten schauen in unser Ferienhaus. das war auch meinem Auftraggeber recht, da dann andere das Programm in der Woche testen können. Wie es weitergeht entscheidet sich am Freitag. Einen Auftrag für 160 Stunden habe ich schon (davon dürften bis Ende nächster Woche 90 weg sein) und eventuell wird das noch auf 200-240 Stunden verlängert, was mich dann noch einen Großteil des Oktobers beschäftigen wird. Aber es macht Spaß. Ich pflege ein Programm, an dem sich seit 2001 in unregelmäßigen Abständen programmiere. Diesmal ist es eine Portierung auf eine andere Steuerung (es handelt sich um ein System um über ein programmierbares A/D Board andere Hardware zu testen. Mit dem Programm kann man Testfälle erzeugen, prüfen und Abweichungen visualisieren und protokollieren). Diesmal besteht die Möglichkeit dass es nicht nur intern in der Firma zum Testen eingesetzt wird, sondern an Kunden ausgeliefert wird.

Ich hoffe über Samstag/Sonntag noch ein paar Blogs für die nächste Zeit auf Vorrat zu schreiben. Aber viel wird es nicht sein.

14.9.2011: Raketen, die es gäben konnte: Titan II Varianten

Eine der Besonderheit im US-Raumfahrtprogramm ist, dass es den Fall gibt, dass eine Rakete nur militärisch verwendet wurde und ein ähnliches Muster nur zivil. Das wurde bis in die achtziger Jahre so gehandhabt. So gab es die Thor-Agena Linie und die Thor-Delta Linie, bis Anfang der siebziger Jahre die Zahl der Starts der Thor-Agena stark zurückgingen und das Muster auslief. Stattdessen betrieben die USA dann ausgemusterte Atlas E+F und später die Titan II, um Nutzlasten zu starten die auch eine Delta starten konnte. (Vorr allem in polare Orbits: militärische Wettersatelliten und ähnliche Nutzlasten).

Bei der Atlas gab es die Atlas-Agena und Atlas Centaur Linie. Lange wurde letztere nur zivil genutzt. Die Atlas Agena lief Ende der siebziger aus. Stattdessen betrieben die USA die Titan 3B mit in etwa derselben Nutzlast wie die Atlas Centaur bis 1987 parallel zu dieser. Die Titan war das am stärksten alleine vom Militär genutzte Modell und auch hier gab es eine Trennung. Die wenigen zivilen Starts erfolgten fast immer mit Versionen die das Militär ablehnte. Die Geministarts mit der Titan II, die Raumsondenstarts mit der Titan 3E. Nur drei NASA Starts nutzen eine USAF-Version: Die Starts von Landsat 7, ATS-6 und Cassini/Huygens. Das Militär setzte niemals die Titan II und §E ein, obwohl letztere ihrer Titan 3C deutlich überlegen war.

Dabei wäre es durchaus interessant gewesen, die zweistufige Titan zu verstärken. Ich will hier drei Versionen skizzieren und warum ich sie für nützlich halte. Das eine ist die Titan II Centaur, also eine zweistufige Titan mit Centaur. Sie ist technisch möglich und entspricht de Fakto einer Titan 3E ohne Booster, also einer Version die auch so genutzt wurde. Der Gewinn wäre groß, denn eine nromale Titan kann schon zweistufig 3.700 kg in den Orbit bringen. Die Atlas ohne Oberstufe nur 1.400 kg - entsprechend sollte die Centaur die Nutzlast deutlich gegenüber der Basisversion anheben, über den Wert der Atlas Centaur hinaus. Sie wurde von der NASA 1961 untersicht und hätte zu Mars/Venus rund 20% mehr Nutzlast befördert. Die leistungsfähige Centaur Oberstufe lässt als zweite Möglichkeit auch das Weglassen der zweiten Stufe (Core 2)  zu, zumindest für niedrige Erdorbits ist die Leistungseinbuße gering. Das ist die zweite Version. Sei ist nur zweistufig und trotzdem der Atlas Centaur weit überlegen.

Die dritte ist eine Kombination zweiter Oberstufen. Die USAF entwickelte zuerst die Transtage für die Titan 3. Ohne Booster kam sie aber nur viermal zum Einsatz um sie zu qualifizieren und so Kosten zu sparen. Alle anderen Flüge der dreistufigen Titan ohne Booster erfolgten mit der Agena. Zuerst mit den Gambitsatelliten. Die frühen Keyhole Satelliten waren richtiggehend mit der Agena-Oberstufe verheiratet. Sie zogen mit ihr von Trägerrakete zu Trägerrakete um. (KH 1-4 auf der Thor, KH-7 auf der Atlas Agena und KH-8 auf der Titan 3B (Agena). Danach transportiere die Titan 34B auch zahlreiche Satelliten in höhere Orbits. Technisch gesehen ist die Agena der Transtage überlegen, obwohl sie älter ist und eine niedrigenergetische Kombination einsetzt. Die Nutzlast ist um einige Hundert Kilo höher. Das liegt daran, dass die Transtage für schwere Satelliten ausgelegt ist und eine recht hohe Trockenmasse von 1.700 kg aufweist. Bei der Version ohne Booster und für höhere Geschwindigkeiten ist die hohe Leermasse viel Nachteilliger als bei den schweren Satelliten die mit der Titan 3C gestartet wurden. Die Trockenmasse der Agena beträgt weniger als die Hälfte dessen, obwohl sie Zwei Drittel der Startmasse hat.  Für sehr hohe Energien wäre es daher interessant beide Stufen zu kombinieren.

Eine letzte Kombination für Fluchtbahnen und GEO-Orbits (hier praktisch als Apogäumsmotor) wäre die Kombination von Titan 3B Agena und Burner II Oberstufe. Letztere ist eine sehr populäre Oberstufe, die auch lange Zeit im Delta Programm zum Einsatz kam. Sie wäre eine Alternative zur Atlas Centaur für GEO-Missionen und Fluchtmissionen.

Hier die Nutzlasten: (grau die theoretischen Versionen, die anderen Raketen sind existente Typen als Vergleich).

Typ Nutzlast LEO Nutzlast Fluchtgeschwindigkeit GEO Orbit
Titan II 3.700 kg - -
Atlas Centaur D 4.500 kg 1038 kg 640 kg
Titan II Centaur D 7.700 kg 2.170 kg 1.240 kg
Titan II Erststufe Centaur D 5.700 kg 1.300 kg 590 kg
Titan 3A Agena D 4.500 kg 920 kg 380 kg
Titan 3A 3.100 kg - -
Titan 3B 3.663 kg 840 kg 370 kg
Titan 3B Burner II 4140 kg 1020 kg 640 kg

Wie sich zeigt ist die Kombination beider Oberstufen (Agena und Transtage) mit lagerfähigen Treibstoffen nicht sehr sinnvoll. Der Gewinn liegt bei nur 10-20%. Der Einsatz der Centaur bringt dagegen eine deutliche Steigerung, vor allem auch bei höheren Geschwindigkeiten. Unverständlich, dass diese Option verworfen wurde.

16.9.2011: SpaceX abgehoben?

Eigentlich hatte ich vor nichts mehr über diese Firma zu schreiben, zumindest nicht bevor der zweite Demonstrationsflug COTS-2/3, der derzeit für den 30.11.2011 vorgesehen ist, abgeschlossen ist. Aber sie selbst verbreitet so viele Neuigkeiten, dass man sie kommentieren sollte.

Hier einige Dinge für alle die die Nachrichten nicht verfolgen. Zuerst die Fakten:

So viel zu den nackten Tatsachen. Wenn man sie zusammenfasst: SpaceX rechnet nach all diesen Angaben mit einer rapide steigenden Nachfrage, die einen neuen Weltraumbahnhof, mehr Raketen und einen neuen Antrieb erforderlich machen. Vor allem sollen es kommerziellen Aufträge sein. Demgegenüber gibt es dieses Jahr nur einen Start und der ist für die NASA. Ursprünglich sollte er schon Anfang 2009 durchgeführt werden, doch SpaceX liegt weit im Zeitplan zurück.

Die Frage, die ich mir stelle ist, wenn es dieses Jahr vier Falcon 9 gibt, nur eine für den COTS Flug benötigt wird. Warum werden mit den restlichen drei nicht die Aufträge durchgeführt, die scjon vor Jahren im Launchmanifest stehen und eigentlich (wenn man die SpaceX Webseite von 2008 sich ansieht) schon durchgeführt werden sollten. Schließlich hinkt die Firma in allen Plänen den Angaben von 2008 nach. Wenn die Firma einerseits mit mehr Aufträgen rechnet, warum kann sie die schon erhalten nicht durchführen? Warten die Kunden darauf, dass noch mehr geglückte Starts vorgewiesen werden können?

Nun, selbst dann, so frage ich mich warum es diese Ausbaupläne gibt. Schauen wir mal auf den kommerziellen Markt. Beim Regierungsmarkt ist die Situation recht klar. Die NASA erwartet für ihre teuren Satelliten sehr viele geglückte Starts bevor sie Aufträge vergibt, welche die Falcon wie auch das Konkurrenzmodell Taurus erst in einigen Jahren vorweisen kann. Bei der USAF wird es ähnlich aussehen. Beim kommerziellen Markt, für den ja auch der neue Raumflughafen gedacht ist, ist die Situation klar. Es gibt wenn man alle Starts letztes Jahr zusammenzählt, etwa 20-25 Satelliten in den GTO Orbit. Dazu gibt es noch maximal 5 Starts in sonnensynchrone Bahnen. Also zusammen etwa 25-30 Satelliten. Wenn man davon ausgeht, dass SpaceX ein Drittel dieses Marktes erhält, dann sind es 8-10 Satelliten die es zu befördern gibt. Bei Doppelstarts mit der Falcon Heavy sind das 4-5 Starts. Bei Einzelstarts mit der Falcon 9, die aber schon für einige Nutzlasten zu klein ist dann 8-10 Starts.

Kann dies Cape Canaveral nicht mit durchfühen? Ich glaube schon. Natürlich geht die NAA vor, aber soweit ich weiß gab es schon Bestrebungen hier vieles für kommerzielle Nutzer zu erleichtern und die Atlas konnte ja auch in den letzten zwei Jahren seit langem wieder einige kommerzielle Starts durchführen. Einen Bedarf für einen neuen Spaceport gibt es für mich nicht. Noch rätselhafter ist, warum ein neuer Antrieb entwickelt wird. Eigentlich ist ja schon die Falcon Heavy überdimensioniert. Eine halb so große Rakete würde für die größten heutigen Nutzlasten schon ausreichen. Noch mehr Nutzlast - dafür gibt es keine Nachfrage. Es gibt auch kein Entwicklungsprogramm der NASA für Antriebe in diesem Bereich (nur eines für sehr große Antriebe), wo man Geld abschöpfen könnte. Die NASA hat ihr J-2X, das sogar noch schubstärker ist. Ob das Entwicklungsprogramm für Schwerlastraketen je umgesetzt wird? Ich bin da skeptisch.

Noch unverständlicher ist, warum die Firma Raketen baut, für die sie nach ihrem Launchmanifest keine Kunden hat. Bis Ende 2012 stehen dort heute (10.9.2011) sieben Starts, im gleichen Zeitraum will die Firma aber 12 Raketen fertigen. Da Startaufträger üblicherweise mindestens 1-2 Jahre vor dem Start abgeschlossen werden, ist unwahrscheinlich, dass es noch 5 weitere Kunden bis Ende 2012 gibt.

Irgendwie denke ich anders als die Verantwortlichen von SpaceX. Zuerst muss ich Kunden haben, Einnahmen generieren, bevor ich Ausgaben tätigen kann (Raketen bauen ohne Auftrag) oder investieren kann (neuer Weltraumbahnhof, neuer Antrieb). Ich kann auch diesen grenzenlosen Optimismus von jeweils 10 Falcon 9 und Heavy Flügen nicht teilen, weil diese beiden Träger zusammen für 560 t LEO Nutzlast gut sind. Das entspricht 28 Starts der Ariane oder 40 der Atlas V. Es gibt, wenn ich weltweit alle Starts von Raketen über 10 t LEO Nutzlast, zusammennehme heute nicht so viele Starts um diese Nutzlast zu decken und dass SpaceX alle weltweit vergebenen Starts erhält ist nicht gegeben (darunter sind Starts der russischen Regierung, auch die US Regierung nutzt immer zwei Träger parallel). Wenn ich laufend investiere und von einem Auftragvolumen ausgehen, das irreal hoch ist, dann halte ich das für keine gute Strategie.

17.9.2011: MITS und ...

Beim Lesen der Neuigkeiten in der Raumfahrt bin ich über den Ausdruck "icening a cake" bei einem Interview gestolpert. Es ist ja nicht so ein gängiger Ausdruck und irgendwie blieb er mir im Gedächtnis haften. und ich wusste ich hatte ihn schon mal gehört. Heute fiel es mir ein: Es war bei einer der Anzeigen von MITS für den Altair Computer. Sie fielen mir durch die überzeugte Sprache auf und den Widerspruch zwischen Produkt und Versprechen. Aber bitte schaut sie euch selbst an:

Hier eine Anzeige vom Mai 1975, einer der ersten für den Altair 8800.Die Karte mit 4.000 Bytes Speicher war übrigens nicht vor Oktober lieferbar und die erste Serie dieser Karten wurde defekt ausgeliefert.

Oder hier vom "Leader of the field". Hier kommt auch der Ausdruck "icening the cake vor.

Und hier mein absoluter Liebling. "The Mainframe of the seventies".

Wer den Altair kennt, weiß wie das übertrieben war. Die meisten Kits funktionierten nicht und selbst wenn, dann hatte man ein Gerät mit Leuchtdioden als Ausgabemedium und Kippschaltern für die Eingabe mit 256 Byte Speicher. (Also 4 Millionen Altairs zusammengenommen würden ausreichen um genügend Speicher für Windows 7 bereitzustellen....)

20.9.2011: Sonnensegel und Ionentriebwerke

Die NASA wird in den nächsten Jahren die Technologie von Sonnensegeln fördern. Zeit einmal diese Technologie mit einer anderen zu vergleichen: Ionentriebwerke. Beide können genutzt werden, um Nutzlasten auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Beide benötigen dafür viel Zeit. Da hören aber schon die Gemeinsamkeiten auf. Sonnensegel benötigen keinen Treibstoff. Sie arbeiten mit dem Lichtdruck. Ionentriebwerke ionisieren ein arbeitsmedium und benötigen dafür Strom. Daher zuerst einmal zu den physikalischen Grundlagen und den daraus resultierenden Unterschieden.

Nach Einsteins Gleichung E=mc² besitzt auch das masselose Photon eine äquivalente Masse, da es Energie überträgt, oder anders ausgedrückt es überträgt die Energie beim Aufprall auf eine Oberfläche Dadurch resultiert ein Impuls. Allerdings ist das bei den Photonen die von der Sonnenoberfläche kommen, recht wenig. Ursprünglich entstanden im Sonneninneren hochenergetische Photonen, aber auf ihrer Reise zur Oberfläche (die übrigens rund 100.000 Jahre dauert - selbst Schnecken sind da schneller) verlieren sie einen Großteil dieser Energie. Der Schub, den das Licht hat, beträgt in Erdentfernung bei totaler Reflexion (100% nur knapp unter 9 N/km²). Wenn der Reflexionsgrad kleiner ist oder sie schräg zum Licht stehen ist es dann deutlich weniger.

Ionentriebwerke ionisieren schwere Elemente und beschleunigen diese durch ein elektrisches Feld auf Geschwindigkeiten von 10-200 km/s. Dazu wird eine sehr hohe Spannung benötigt und sehr viel Strom. Sie sind also abhängig von einer leistungsfähigen Stromversorgung die heute nur durch Sonnenzellen bereitgestellt werden.

Daher eine kleine Rechnung. Nehmen wir mal an, wir benötigen einen dauerhaften Schub von 1 N. Was wiegen beide Systeme dafür? Bei Ionentriebwerken ist das einfacher zu beziffern, weil hier schon viel Entwicklungsarbeit getan wurde. Das EADS Triebwerk RIT-35 hat einen Nennschub von 0,15 N. Es wiegt 7,4 kg. In einer ähnlichen Schub-Kategorie liegen auch US-Triebwerke von Boeing. Das bedeutet dass 7 Triebwerke rund 55 kg wiegen. Dazu kommt noch die Spannungsversorgung für die Hochspannung. Zusammen soll dies 100 kg ausmachen.

Das zweite ist die Stromversorgung. Sie wiegt bei dem heutigen Stand der Technik viel mehr als die Triebwerke selbst. Das erwähnte Triebwerk benötigt eine Leistung von 4.500 Watt. Derzeit erreichen die leistungsfähigsten Solargeneratoren 80 W/kg Gewicht. Die Stromversorgung für 7 Triebwerke wiegt also rund 394 kg. Dann wird noch Treibstoff benötigt, um das Raumschiff zu bewegen. Der ist nun ohne konkrete Mission schwer zu quantifizieren. 7 Triebwerke wären etwa adäquat für eine Mission von 1-2 t Masse. Bei einem Geschwindigkeitsbedarf von 12 km /s (etwas mehr als Dawn). Das sind für diesen Fall (2000 kg Sondengewicht) rund 480 kg Xenondruckgas. die Druckgastanks wiegen dann weitere 90 kg.

So kommt man zu dem Gesamtgewicht für diese Option von rund 1050 kg oder die Hälfte der Startmasse. Immerhin - um 12 km/s chemisch zu erreichen würde man eher mit 99,5% der Startmasse rechnen.

Ein Sonnensegel würde eine Fläche von 112.000 m² haben, um diese Beschleunigung zu ergeben. Das ist die Fläche von zwei Fußballfeldern. Solarsegel bestehen aus einem dünnen Film einer hochstrapazierfähigen Polymerfolie, bedampft mit Aluminium um die Reflexionsfähigkeit zu erhöhen. Die letzte Mission Nanosail-D setzte eine 7,5 µm dicke Folie ein. Ikarus eine genauso große Folie. Hier betrug das Flächengewicht der Folie 76 g/m². 112.000 m² würden das Segel alleine so 8571 kg wiegen. Dazu kommen dann aber noch Streben um es zu entfalten und der Container für die Verpackung.

Das grundsätzliche Problem von Sonnensegeln liegt in drei Punkten: Die Folien müssen extrem leichtgewichtig sein, trotzdem im Weltraum jahrelang dessen Bedingungen wiederstehen, also weder durch die Hitze noch Kälte noch UV-Strahlung verändert werden. Das zweite ist dass man diese recht großen Strukturen im All dann entfalten muss. Bisherigen Tests setzten recht kleine Sonnensegel ein. Ikarus ist schon das größte, trotzdem hat es nur 0,175% der Größe eines 1-Newton Segels. Der Sprung ist daher sehr hoch und ob es so leicht wird so große Strukturen zu entfalten?

Das letzte ist die Steuerung. Es gibt zum einen natürlich auch das Problem, dass man nicht nur in der direkten Linie weg von der Sonne beschleunigen will. Der schräge Impuls würde dann das Segel drehen. Vor allem gibt es bei so großen und leichten Strukturen zahlreiche Störeinflüsse - Mikrometeoriten und andere Kleinteile prallen auf, durchlöchern es und übertragen Impulse. Bislang wurde keine aktive Steuerung demonstriert. Diese ist bei Ionentreibwerken recht einfach möglich, durch asymmetrischen Schub oder Schrägstellen der Triebwerke. Die Solarzellen für die Stromversorgung sind viel kleiner und weniger stoßempfindlich. Sie würden bei 25% Wirkungsgrad nur rund 100 m² Fläche bedecken. Weniger als ein Tausendstel der Sonnensegelfläche.

In der Summe klingt das Prinzip zwar viel einfacher (es kann nichts ausfallen - aber auch Ionentriebwerke haben schon 10.000 Betriebsstunden demonstriert) aber die Frage der "Wies" und vor allem die Differenz zwischen erreichtem Gewicht und benötigtem Gewicht ist doch noch sehr groß. Es gibt zwar Lösungsansätze das benötigte Leergewicht zu erreichen (das bedampfen einer Folie mit Aluminium, die Oxidation und dann das wegätzen der Folie um eine sehr leichtgewichtige Folie zu erreichen), aber erprobt hat das noch keiner und sie wird noch empfindlicher als heutige Folien sein.

24.9.2011: Mythos steigende Startkosten

Seit Jahren wird gejammert: Die Startkosten für Satelliten steigen an. Und viele plappern es nach. Trotzdem werden viele kommerzielle Kommunikationssatelliten gestartet und in den letzten Jahren hat sich als neues Geschäftsfeld die Erdbeobachtung von privaten Unternehmen etabliert. Zeit dem nachzugehen.

Also lasen wir mal die Zahlen sprechen. Ich nehme hier mal fünf Linien. Die Atlas, Ariane, Titan und Delta

Träger Startpreis
Atlas Agena B 8,5
Atlas Centaur 46
Atlas II 90
Atlas V 521 194
Ariane 1 50
Ariane 4 84
Ariane 5 G 130
Ariane 5 ECA 160
Titan II 10
Titan 3C 23,2
Titan 34D 126
Totan 4 250
Titan 4B 411
Tjor Agena B 5,6
Thor Delta 3,6
Thor Delta 1914 6
Thor elta 3924 34
Thor Delta 7925 50

Also da haben doch alle recht oder? Steigerungen um den Faktor 40! Kei Wunder das da alle jammern. Nun ja nicht ganz. Denn diese Tabelle ist unvollständig. Die Träger wurden ja weiterentwickelt und die Nutzlast stieg an. Also hier eine zweite Tabelle mit den entsprechenden Maximalnutzlasten und dem Preis pro Tonne Nutzlast: (Bei Ariane nur GTO Nutzlasten)

Träger Startpreis Nutzlast pro Tonne
Atlas Agena B 8,5 2721 3,1
Atlas Centaur 46 4500 10,2
Atlas II 90 6580 13,7
Atlas V 521 194 20520 9,5
Ariane 1 50 1860 27
Ariane 4 84 4400 19
Ariane 5 G 180 6820 26
Ariane 5 ECA 224 10000 22,4
Titan II 10 3700 2,7
Titan 3C 23,2 12000 1,9
Titan 34D 126 14400 8,75
Titan 4 250 18160 13,7
Titan 4B 411 21680 18,9
Thor Agena B 5,6 743 7,5
Thor Delta 3,6 290 12,4
Thor Delta 1914 6 1835 3,2
Thor Delta 3924 34 3450 9,8
Thor Delta 7925 50 5089 9,8

Nun sieht dies schon anders aus. die Ariane Familie wurde immer billiger, gemessen an der Nutzlast. Die gleiche Tendenz gab es bei der Thor Delta und die Atlas Centaur pendelt um einen Wert von 10 Millionen Dollar pro Tonne. Lediglich die Titan wurde immer teurer, was auch zum Einstellen des Musters führte.

Nochmals andere Zahlen erhält man, wenn man berücksichtigt, dass ich hier Zahlen von 2011 mit denen von 1960 gemischt habe. So kostete 1960 ein VW Käfer Cabrio rund 8.900 DM. Das entspricht rund 4.500 Euro. Bekommt man heute ein Cabrio für 4.500 Euro? Wenn ich die offizielle NASA Tabelle für die Umrechnung von früheren Kosten benutze (siehe dieser Blog), und sie auf das Jahr 2000 beziehe, so erhalte ich folgende Tabelle:

Träger Startpreis Nutzlast pro Tonne
Atlas Agena B 39,9 2721 14,6
Atlas Centaur 86,6 4500 19,3
Atlas II 107 6580 16,3
Atlas V 521 163 20520 8
Ariane 1 77 1860 41
Ariane 4 107 4400 24
Ariane 5 G 131 6820 19,2
Ariane 5 ECA 120 10000 12
Titan II 44 3700 12
Titan 3C 86 12000 7,2
Titan 34D 181 14400 12,6
Titan 4 317 18160 17,4
Titan 4B 431 21680 19,9
Thor Agena B 26,7 743 36
Thor Delta 17,1 290 59
Thor Delta 1914 20 1835 11
Thor Delta 3924 54 3450 15,6
Thor Delta 7925 53 5089 10,4

Nun sieht es ganz anders aus. Praktisch alle Muster sind preiswerter geworden. Warum jammern dann trotzdem alle über steigende Startkosten. Nun sie jammern nicht über steigende Startkosten selbst, sondern dass praktisch alle drei großen westlichen Träger seit 2000 subventioniert werden. EADS/Arianespace erhielten bis letztes Jahr 190 Millionen Euro pro Jahr an Subventionieren. Das Geld sollte genutzt werden um die Produktion zu verbilligen, sodass sie keine weiteren mehr benötigt. Gelungen ist das nicht. Immerhin ist es weniger geworden für 2011/12 sind es 120 Millionen pro Jahr. Schlimmer ist es bei den USA. ULA erhält pro Jahr an 1,1 Milliarden Dollar von der USAF, primär damit sie nicht qualifiziertes Personal entlassen. Das ist der Preis, denn die USAF zahlt, damit zwei Produktionslinien für denselben Nutzlastbereich und maximal 10 Starts pro Jahr betrieben werden, damit immer ein Träger zur Verfügung hat auch wenn der andere für Monate "gegroundet" ist. Bei Arianespace ist es die Konkurrenz aus China und Russland welche die Preise drückt, denn wie man sieht ist der Startpreis absolut gesehen gesunken und bei höhere Nutzlast pro Tonne sogar deutlich preiswerter. Die heutige Ariane 5 ECA ist die pro Tonne Nutzlast preiswerteste Version überhaupt.

Nun Europa hat wenig Chancen hier was zu machen, außer Ariane 5 weiter in der Nutzlast zu steigern um schwerere und teurere Satelliten zu starten. Bei den USA sieht es anders aus. Sie betreiben derzeit einen richtigen Zoo von Trägerraketen. Als sie noch viel mehr Nutzlasten starteten kamen sie mit der Thor, Atlas und Titan aus. Heute sind es Pegasus, Minotaur I,IV, Falcon 9,Taurus XL, Taurus II, Atlas V und Delta IV. Viele dieser Modelle konkurrieren um dieselbe Nutzlast. Selbst Russland mit mehr Starts leistet sich nicht diesen Luxus. Die russische Regierung nutzt nur Rokot, Sojus und Proton, ab und an, wenn es nicht anders geht noch eine Zenit und möchte alle diese Modelle durch die Angara ersetzen.

Kurzum: Vor allem in den USA ist die Jammerei über steigende Startkosten hausgemacht. Wer darauf besteht so viele Modelle zu betreiben, muss sich nicht über die Folgen beschweren.

26.9.2011: Buchkritik: Stratis Karamanolis: Die internationale Raumstation

Ich habe dieses Buch mir mal gekauft, als es hier mal jemand in den Kommentaren empfohlen hat. Stratis Karamanolis ist für mich kein unbekannter. Ich habe schon zwei Bücher von ihm über Astronomie gelesen. So war es interessant dieses Buch zu lesen. Wie man auf den ersten Seiten erfährt, ist der Autor vom Fach. Er war früher bei MBB angestellt und verließ die Firma, als sich der Auftrag für das Spacelab zerschlug und wurde dann Autor. So sollte man ein fundiertes Buch erwarten von jemand der schon seit 20 Jahren Autor ist und bei dem Amazon über 100 Fundlisten für verschiedene Bücher (natürlich auch in verschiedenen Ausgaben) listet.

Das Buch zerfällt in folgende Teile. Der erste Teil mit einer kurzen Einführung in die bisherige Raumfahrt und dann etwas mehr über die früheren Raumstationen. Es folgt eine Einführung in die ISS und ihren Aufbau und es schließt mit den Aufbauflügen und dem Betrieb und den möglichen Nutzungen. Den Abschluss, nicht richtig dazu passend, ist ein Ausblick auf den Flug zum Mars. Es ist rund 250 Seiten stark, aber dank vielen Bildern und großer Schrift recht schnell in wenigen Stunden durchzulesen. Stand des Buches ist das Jahr 1999/2000. Es sind also schon einige Module in den Orbit befördert worden.

Ich habe ja schon beschrieben, dass mir zahlreiche Fehler in den ersten Seiten auffielen. Auch im folgenden finde ich vor allem viele Fehler bei Zahlen. Teilweise Zahlendreher wie "5,4 m" anstatt "4,5 m" Durchmesser, teilweise nicht nachvollziehbar, auch weil ich natürlich nicht weis, ob sich die Werte seit dem Buch nicht geändert haben oder ob auch hier ein Fehler drinsteckt.

Was das Buch recht gut leistet ist ein systemischer Überblick über die Station, also eine Einführung in die einzelnen Komponenten, die Konzepte für Lebenserhaltung, Kommunikation usw. Zu dem damaligen Zeitpunkt gab es zu wenige Daten über die einzelnen Teile, sodass diese eher dürftig sind.

Ist das Buch empfehlenswert für Personen die sich für die Geschichte der ISS interessieren, inklusive, der inzwischen gestrichenen Aufbauflüge? Ich meine nein. Denn es ist ein parteiisches Buch. Sachbücher sollten neutral sein. Das ist hier nicht der Fall. Die bemannte Raumfahrt wird als unausweichlich dargestellt und ihr Nutzen idealistisch darstellt. Besonders deutlich wird dies am letzten Teil der Nutzungsmöglichkeiten. Da scheibt der Autor allen ernstes, dass die ISS eine gute Plattform für Erdbeobachtung ist (obwohl die Bahn mit 52° Neigung nur Teile der Erde abdeckt und nicht mit dem Sonnenstand synchronisiert ist) und für die Astronomie, obwohl schon wegen der Bewegungen der Astronauten, der An- und Abkopplungen und laufenden Bahnmanöver die Station keine Langezeitstabilisierung bietet - und dies obwohl er selbst bei den Experimentmöglichkeiten schreibt, dass nur für maximal 1 Sekunde eine Ausrichtungsgenauigkeit von 2-3 Bogensekunden erreicht wird. Hubble kann auf 0,04 Bogensekunden über Stunden ausgerichtet werden - nur mal als Vergleich.

Wenn mir jemand der vom Fach ist und der es eigentlich besser wissen müsste mir einen Wolpertinger für echt verkaufen will, dann werde ich sauer. Das mag noch bei engagierten Laien durchgehen die ein Buch scheiben, aber so nicht. Als das Buch erschien, war schon bekannt, dass die bemannte Raumfahrt nicht durch Forschung rechtfertigbar ist. Trotzdem versucht dies der Autor. Er stellt auch keine Fragen zum Zweck. Warum soll ich untersuchen, wie sich Tiere und Pflanzen verhalten wenn sie in der Schwerelosigkeit sind? Die Evolution verlief ja in der Schwerkraft. Genauso gut kann ich natürlich feststellen was passiert, wenn ich Pflanzen und Tiere in einer Xenon Atmosphäre oder  mit Ammoniak als flüssiges Medium aufziehe - auch das sind keine Bedingungen die es auf der Erde gibt und sie sind genauso unnötige Versuche.

Auch Projekte die als großer Erfolg vom Autor gefeiert werden, wie die D-2 Mission, waren damals schon als teure Lektion bekannt, ja er zitiert im Vorwort sogar Fr. Buhlmann, damals Ministerin für Forschung und Bildung: "Die Entscheidung die verfügbaren Mittel zu einem großen Teil in die bemannte Raumfahrt zu stecken, war falsch. Sie lässt sich nicht rückgängig machen". Er resümiert nur, dass es gut war das Frau Buhlmann nicht dabei war als über die Station beraten wurde - eine Diskussion? Fehlanzeige. Die Frage ob die (damals auf 50 Milliarden) geschätzten Kosten gerechtfertigt sind? Sie fehlt. Das ist für ein Sachbuch nicht tolerierbar. Das geht bei einem Artikel für ein Magazin für Raumfahrtenthusiasten oder die Mars Society, aber nicht für ein Buch an die Allgemeinheit.


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