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Web Log Teil 272: 5.4.2012 - 9.4.2012

5.4.2012: Der Schulstoff der Gegenwart und der Zukunft

Die Anregung zum heutigen Blog habe ich von einer Nachricht, da gibt es gerade einen Mathematik und Naturwissenschaftenkongress und da wurde beklagt das Mathematik ein so unbeliebtes Schulfach ist. Ein Teilnehmer war aber ehrlich: im Alltag braucht man nur wenig von der Schulmathematik. Nun hat sich durch das Internet eine Menge verändert. Sicher sind die Zeiten vorbei wo man mit dem Schulwissen das ganze Leben auskam. Bei mir war noch das Credo, dass man einen Teil wissen musste und den Rest dann nachschlagen konnte wobei das Nachschlagen sich auf Fachbücher bezog, die man ohne das gelernte nicht lesen konnte, aber heute kann man fast alles im Internet nachlesen. Wenns dort nicht direkt steht kann man in Foren oder Newsgroups nachfragen.

Braucht man überhaupt noch etwas zu lernen, und was ist heute wichtig? Ich tue mich schwer mit dem klassischen Modell. Es besteht darin Fakten zu lernen oder bestimmte Methoden. In der Mathematik Gleichungen zu lösen, dann zu differenzieren und zu integrieren. Das war schon früher selten etwas was man im Studium gebraucht hat, denn fast alles was wichtig war wurde schon in der Vergangenheit von irgend jemand gelöst und ist eine mathematische Lösung einmal gefunden, dann ist das Problem erledigt. Zumal die einzige Disziplin, die Mathematik im Oberstufenniveau brauchte, nur Physik war. Technische oder andere naturwissenschaftliche Fächer kamen mit weitaus weniger Mathematik aus. Das Lösen von Gleichungen reichte da aus.

Gehen wir zur Physik. Physik ist sehr oft nur angewandte Mathematik. Es gibt physikalische Gesetze die mathematische Formeln und es wird manchmal (mehr schlecht als recht) versucht zu manchen auch diese mit Versuchen zu beweisen. Normal ist, dass fast alle physikalischen Phänomene in Reinform nicht als Versuch darstellbar sind. Man sollte sich klar machen, dass die Menschheit erst im sechzehnten Jahrhundert erkannte, das alle Gegenstände gleich schnell fallen und nicht wie vorher geglaubt proportional zu dem Gewicht. In der Praxis hatte der Luftwiederstand zu dieser Überlegung geführt. Obwohl also in der Praxis die physikalischen Gesetze in Reinform nie anwendbar sind, werden genau diese bis zum Erbrechen geübt.

Zur Chemie geht es weiter zu neuen Formeln - chemischen Formeln, Nomenklaturen, Reaktionen. Auch hier viel auswendig zu lernen und viele sehen nicht den Sinn für den Alltag. Der ist so wie es bisher geht auch nicht direkt gegeben.

Ist es bei anderen Fächern besser? Nicht unbedingt. Auch Geschichte erschöpft sich oft im Lernen von Fakten, hier oft Jahreszahlen. Vor allem ist es in einer globalen Welt sehr deutschzentriert und fängt dafür schon bei den Karolingern an. Bedeutung für die Gegenwart? Gleich Null.

Was ist die Alternative?

Nun es sind die Grundlagen. Das Wort ist ein Zauberwort, das gerne auch genutzt wird die Inhalte nie zu überprüfen und Grundlagen ändern sich kaum. Zumindest denken dass die, die dann völlig unsinnige Inhalte vermitteln, wie Elektrotechnik in einem Softwarestudium. Jau, das waren sicher vor vierzig Jahren mal die richtigen Grundlagen....

Grundlagen heißt. ein Basiswissen um wichtige Grundzusammenhänge zu verstehen, einfache Dinge erklären zu können, das einerseits praxisgerecht an den Anforderungen des Alltags orientiert ist, andererseits aber doch so tief geht, dass man das Basiswissen hat, sich tiefergehende Fakten sich selbst anzueignen oder sich in neue Gebiete einzuarbeiten. Vor allem sollte es helfen Alltagsphänomene zu begreifen ohne gleich nachzuschlagen.

Ich will das mal in den obigen Fächern erläutern wie ich es meine. In der Mathematik benötige ich sehr oft ein Niveau wie ich Gleichungen löse, vor allem aber wie ich ein Problem überhaupt erst in eine Gleichung bekomme. Dieses allgemeine Vorgehen wird gar nicht vermittelt. Wenn ich eine Spezialisierung darüber hinaus für wichtig halte, dann ist es Statistik, also wie verarbeite ich Zahlenmaterial. Wie ermittle ich die Standardabweichung einer Zahlenreihe, oder ein Beispiel von heute Abend aus Quarks & Co: Da wurden Eier untersucht ob Anpieksen hilft dass sie nicht platzen. Bei 1500 Eiern mit Anpieksen waren es 9% die geplatzt sind, bei derselben Zahl ohne Anpieksen 12%. Ein Statistiker berechnete, das sei nicht signifikant - können Sies nachberechnen? Solche Fragestellungen gibt es im Leben immer wieder. In der Raumfahrt gibt es Fehlstarts. Wie berechnet man aufgrund der zufälligen Verteilung, die Wahrscheinlichkeit ob der nächste Start glückt oder nicht um die Versicherungsprämie zu berechnen? Statistik findet in der Schule fast nicht statt. Auch in der Uniausbildung nicht. Ich brauchte etwas (wirklich nur wenig) für die Auswertung von Messreihen und habe mir das im Selbststudium beigebracht, ich halte es aber für viele Fächer für wichtig, weil wir fast überall von solchen Fragestellungen "umzingelt" sind.

Bei Physik ist es meiner Meinung nach wichtig die Gesetzmäßigkeiten zu kennen, aber nicht die genauen Formeln. Der Unterschied? Eine Gesetzmäßigkeit ist dass der Bremsweg eines Autos quadratisch mit der Geschwindigkeit ansteigt. Die Formel hat wohl irgendwo einen Therm  wie 1/2 M*v² enthalten. Dafür wäre es wichtig mehr von der Physik zu erfahren die ja meist bei der Mechanik und Optik endet. Mir ist das wieder klar geworden als Fukoshima explodierte und man nicht wusste, wie gefährlich ist das? Wie lange ist das Gebiet versucht und wo sind da die Gefahren für die Leute. Atomphysik kommt weder in der Schule vor, noch habe ich in der Uni was davon mitbekommen (zumindest als Nebenfach nicht). Das gilt sicher auch für andere Fächer.

Das gleiche kann man für die Chemie sagen. Chemie ist inzwischen fast alles um uns herum. Kunststoffe, Treibstoffe, Lebensmittel das alles ist Chemie. Anstatt nun die genaue Nomenklatur von Alkanen und die Reaktionen von Ketonen zu lernen wäre es wichtiger breiter sich über Chemie zu informieren. Was ist der Unterschied zwischen einem harten und weichen Kunststoff aus demselben Polymer? Warum wird Braten schneller braun, wenn man ihn mit Mehl einstäubt? Das alles ist Chemie im Alltag für den ich nun nciht Polymerchemie lernen muss oder wissen muss was eine Maillard-Reaktion oder Amadoriumlagerung ist, sondern etwas was ich auch umgangssprachlich beschreiben kann ohne Formeln zu bemühen.

In der Geschichte wünsche ich mir in einer vernetzten Welt auch mehr über die Welt zu erfahren, anstatt so viel von der eigenen Geschichte. Ich denke man sollte wenigstens über die Geschichte einiger europäischen Nationen, Russlands, China und den USA Bescheid wissen, anstatt so genau über die deutsche Geschichte, dann versteht man auch andere Kulturen eher. Das muss und kann nicht alles umfassen, aber vielleicht die letzten 100-200 Jahre und die wichtigsten Stationen da.

Zum Schluss noch eine kleine Anekdote, die zeigt, dass Schulwissen und Studium nicht immer zum Erfolg führen. Da gab es in der erwähnten Quarks & Co sEndung auch einen Wettbewerb um das "perfekte Frühstücksei". (außen hart, Eigelb weich). In den Ring zogen:

Also wenn ich davon ausgehe, dass Sachverstand siegt, dann wäre doch wohl klar, dass der Physiker mit seinem Modell siegen muss, vielleicht gewinnt auch die Firma, die ja ein fertiges Produkt entwickelt hat das als einziges ja die Möglichkeit hat die in einem Ei vorkommenden Temperaturen zu messen.

Doch weit gefehlt. Das Kunstei hinterließ nur weichen Glibber. Genauso schlecht war das Ergebnis der Eierformel. Ach viel zu weich. Das gesamte Eiweiss war halbflüssig. Am besten schlug sich die Ei-App, sie produzierte ein perfektes Ei. Die einfache Neigungswaage des Schülers mit einer einfachen Skala ergab ein nur wenig schlechteres Ergebnis, das Eigelb war eine spur zu hart.

Wie heißt es so schön: Physik ist, wenn's nicht funktioniert ....

6.4.2012: Die Antwort

Weils etwas länger wird, hier die Antwort auf den letzten Kommentar von Peter Langer als Blog, auch weils vielleicht noch andere interessiert.

"Peter Langer regt sich über Produkte auf die fettreich oder zuckerreich sind, und meint die gehören verboten oder gebrandmarkt. "

Verbote von Produkten habe ich nie gefordert.
Wenn eine klare Kennzeichnung "brandmarken" ist, dann ja.

Die klare Kennzeichnung gibt es heute ja schon in Form von vorgeschriebenem Zutatenverzeichnis, wo man leicht erkennen kann, das Nutella vorwiegend aus Zucker und Öl besteht (zu meiner Überraschung als ich bei ALDI mal die "Nutoka" mit Nutella vergleichen habe sogar 5% mehr Zucker als die ALDI Hausmarke) und inzwischen auch die Nährwertkennzeichnung. Ich wünsche mir eher, dass dies verpflichtend für alle Lebensmittel ist, denn da kann ich sofort die Absolutwerte für Energie, Kohlenhydrate, Eiweiß und Fett erkennen. Das ermöglicht mir mir ein Urteil zu bilden.

"Nun die Kennzeichnung verbietet erst mal nichts und unser Lebensmittelrecht schützt den Verbraucher nur vor Täuschung und vor gesundheitlichen Schäden."

z.B. der Hinweis "ohne Fett" bei Gummibärchen.
Toller Schutz.

Ja da kann man auch schreiben "ohne Cholesterin" und ohne "Salz". Werbung mit Selbstverständlichkeiten ist bei uns (nicht nur bei Lebensmitteln) erlaubt. Außer man versucht den Eindruck zu erwecken, das wäre nur bei diesem Produkt so. Wer nicht weiß, dass Gummibärchen kein Fett enthalten (wozu man ja nicht studiert haben muss, dazu genügt die Alltagserfahrung oder sogar die Geschmacksnerven), den wird auch die Zusammensetzung (ob Fett drin ist oder nicht) egal sein, denn der interessiert sich für Lebensmittel nicht die Bohne.

Die Verkehrsvergleiche treffen ins Leere.

Niemand macht im Fernsehen dafür Werbung, dass man Räder klauen soll oder die Vorfahrt missachten.

De Fakto ist es wie bei anderer Werbung auch: das was erlaubt wird, wird ausgenutzt bis zum geht nicht mehr. Also wir haben das Verbot der gesundheitsbezogenen Werbung. so ist es verboten damit zu Werben, dass man durch Lebensmittel Krankheiten kurieren könnte. Das läuft dann darauf hinaus, dass es so Sprüche gibt wie "Hilft sich wohlzufühlen". Jau, immer wenn ich Schokolade esse fühle ich mich auch wohl. Aber das ist nichts besonderes. Bei Auto-Werbung sehe ich immer nur einsame Landschaften mit schnurgeraden Straßen ohne irgendeinen Verkehr.

Mal was grundsätzliches zur Diskussion.
Diese bewegt sich auf hohem Niveau.

Leider ist das viel zu abgehoben für die Zielgruppe die eigentlich betroffen ist. Leute mit nicht so guter Bildung und oder deutschen Sprachkenntnissen und vor allem Kinder.

Kinder lesen keine Kennzeichnung, außerdem denken sie nicht nach und essen dass was sie mögen. So viel muss man auch nicht wissen bei der Kennzeichnung: Das Zutatenverzeichnis führte alle Zutaten in absteigender Reihenfolge auf und ausgelobte Zutaten müssen in prozentualer Menge drin stehen. Das reicht für den Anfang. Und bei der Nährwertkennzeichnung ist es so, dass größere Werte für mehr Inhaltsstoffe stehen. So einfach ist es.

Wir wohnen in einem Viertel in dem es eine Mischung aus typisch bildungsbürgerlichen Einfamilienhausbewohnern und Sozialwohnungen gibt.
Meine Kinder sind in integrativen Kinderkrippen und Kindergärten gewesen.

Da kommt man so manches Mal in Wohnungen, in die man sonst nicht gehen würde.
Und es ist halt leider dort die Realität zu besichtigen:
Chips, süßes Gummigetier in unglaublicher Artenvielfalt, keine geregelten Mahlzeiten und Flachbildschirme in Zimmern von 5 jährigen.
Und ob Ihr es glaubt oder nicht hat mir so eine Mutter tatsächlich mit den Worten "Gesund!Gesund!" einen Hinweis auf Vitamin C auf einer Flasche mit pappsüßer Limo gezeigt.

Es ist geradezu zynisch angesichts solcher Propagandaopfer den mündigen Verbraucher zu beschwören!


Aber ich vermute, die fällt auch auf andere Dinge rein, wie Abzocke im Internet. Das ist doch hier nicht das Problem der Kennzeichnung, sondern die Unkenntnis das jede Limonade zu 10% aus Zucker und 90% aus Wasser besteht und Vitamine daran nichts ändern. Was soll die Kennzeichnung dran ändern? Ich wette das dies auf der Limo drauf steht, sie hätte nur Lesen müssen. Wenn sie dies nicht liest, warum sollte dann eine Ampel gelesen werden?

Wenn man sich ansieht welches Gewicht, mit welcher Frequenz und mit welchem aberwitzigen Aufwand die Industrie wirbt und dagegen mal die wenigen Versuche von Aufklärung dagegensetzt, dann kann man nur von asymmetrischer Kriegsführung sprechen.

Oder glaubt jemand, dass ein Privatsender Spots für gesunde Ernährung in ähnlicher Häufigkeit senden würde wie für schädliche Lebensmittel?

Wer mal wissen will, wie es einem Migranten mit zu wenig Bildung und Sprachkenntnissen in einem deutschen Discounter geht, der kann ja gerne mal einen türkischen Supermarkt besuchen und dort die Inhaltslisten zu entziffern.

Wenn dann noch das Fernsehen in die Infolücke einspringt ist klar, was passiert.

Ich bilde mir ein, dass ich trotz Englischkenntnisse Probleme hätte bei Fertigpackungen in den USA den Inhalt zu kennen, weil ich nicht alle Wörter in Englisch kenne, daher werden bei uns auch alle Deklarationen in Englisch abgemahnt. Das Argument zieht nicht. Es muss ja nur für Deutsche lesbar sein. So wird das auch in jedem anderen Land der Erde sein.

Spots gibt es um Produkte zu verkaufen. Das das gesendet wird, was die Produzenten machen ist doch klar. Soll dann Ferrero anstatt für Nutella einen Spot für Salat machen? Das macht doch keinen Sinn und gibt es nirgendwo sonst. Das Fertignahrung tendenziell nicht gerade niederkalorisch, fett- und zuckerreicher als selbstgemachte ist, darüber muss man nicht diskutieren. Das ist auch so wenn man im Gasthaus ist. Dort gibt es übrigens überhaupt keine Deklaration.

Man kann das nun auf verschiedene Arten sehen. Du würdest wohl sagen, dass es so billiger zu produzieren ist. Ich denke eher, es wird das produziert was gekauft wird und es ist nun mal so dass es fettreich und zuckerreich besser schmeckt. So ist das typische Nutella-Publikum eben sehr jung. Kinder mögen es noch süßer als Erwachsene, selbst für mich ist die Creme viel zu süß. Nur sehe ich darin eben nicht eine Absicht Kinder Dick zu machen, sondern ich weiß, dass die Fähigkeit süß zu schmecken bei Kindern noch nicht so ausgeprägt ist, dafür können sie bitter viel stärker schmecken. Deswegen mögen sie auch nicht so Gemüse.

Tatsache ist nun mal, dass edie bisherige Kennzeichnung weitgehend wirkungslos ist und es so wie bisher nicht weitergehen kann.

Die 25 jährigen adipösen Diabetieker werden uns sonst bald in Massen auf die Zehen fallen (in Form von exorbitant steigenden Krankenkassenbeiträgen).

Dann werden auch die Rufe nach Fettsteuern und dergleichen wirklich freiheitseinschränkendem BLÖDSINN lauter werden.

Ich behaupte nicht, dass eine zusätzliche EINFACHE Kennzeichnung von Lebensmitteln schlagartig alle Probleme lösen würde.

Ja, man sollte die Ampel einfach versuchen, viele "Schüsse" haben wir nicht mehr.

Das Gesundheitsproblem hat damit nichts zu tun, sondern viel mehr, dass es so ist dass wir die erste Periode haben, in der man einfach in den Laden gehen kann und sich preiswert etwas hochkalorisches kauft. Vorher war dies nicht möglich oder es war so teuer, dass sich dies nur wenige leisten konnten. Weil wir so gepolt sind auf Vorrat zu essen, es könnte ja mal schlechte Zeiten kommen, essen wir automatisch mehr. Das ist mittlerweile beweisen und das es zu viele Dicke gibt, das schwappt wie eine Welle um den Globus, derzeit steigt mit dem Wohlstand der Anteil der Dicken bei den Chinesen.

Doch daran wird die Kennzeichnung nichts ändern. Es ist vielmehr dann jeder selbst und seine Eigenverantwortung gefordert. Ich gebe Dir aber in einem recht: Es ist problematisch, dass dies bei Kindern so ist. Diese können nämlich ihr Essverhalten kaum kontrollieren und die Versuchung ist praktisch überall da. Selbst wenn die Eltern was gesundes einpacken, weiss man nicht ob sich das Kind dann nicht mit dem Taschengeld stattdessen Süßigkeiten kauft. Wir haben dann eher eher ein Erziehungsproblem und auch ein gesellschaftliches Problem, das nicht einfach durch eine Kennzeichnung lösbar ist. Ich denke da gibt es auch kein Patentrezept. Vielleicht würde gesundes Essen in der Schule und Verbot des Verkaufs von Süßigkeiten dort helfen, doch befürchte ich, werden die Kalorien dann zuhause konsumiert oder von dort mitgebracht.

7.4.2012: Kritik

Ich bekam vorgestern das neue  DLR Magazin. Und innerhalb von 10 Minuten entdeckte ich einige massive Fehler. Im Editional stand Phobos Grunt wäre der "elfte russische Versuch einer Reise zum Mars". Das stimmt nicht. Es ist die 19-te Sonde. Auch wenn man einzelne Projekte nimmt, die bei Russland in der Regel mehrere Sonden umfassten, kommt man nicht auf 11. Dann ging es weiter zum ersten Artikel der mich interessierte. Dort wurde geschrieben, dass Ariane 4 119 mal startete davon 116 mal erfolgreich. Übrigens als wörtliches Zitat eines Experten. In Wirklichkeit sind es 116 Starts mit 113 erfolgreichen. Auf der nächsten Seite geht es weiter. Demnach starteten von ELA1 28 Ariane 1-3, es waren aber nur 24. Die 119 Starts bei ELA2 stimmen, nur sind es nicht nur Ariane 4, sondern auch drei Ariane 2+3, die von ELA2 aus starteten. Also genauso die drei die bei der ersten Angabe fehlten.

Viele Fehler für eine dreiviertel Seite reinen Text. Ich verstehe nun, warum meine Bücher so vernichtende Kritiken bekommen, sie enthielten nur Fakten, Offensichtlich sind diese bei der Informationszeitschrift des DLR völlig nebensächlich, sonst könnte so was nicht passieren. Das ist sehr bedauerlich, denn anders als ich haben die Journalisten (gemacht werden die Beiträge ja nicht in der Regel von Wissenschaftlern) ja die Möglichkeit, die Beiträge korrekturlesen zu lassen. Es wird bei den über 7.000 Mitarbeitern sicher jemanden geben der sich dort auskennt. Und da es sich um eine offizielle Publikation handelt, wäre es vielleicht auch keine schlechte Idee dies zu tun.

Das leitet mich zu meinem Thema über. Kritik: sind wir im Allgemeinen kritischer geworden? Oder bin nur ich dies geworden? Ich kann mich noch daran erinnern, dass ich bis ich 26 wurde P.M. gelesen habe, bis mir das Niveau zu sehr auf die Nerven ging. Das war immerhin kurz vor dem ersten Uniabschluss. Auch wenn ich an die Bücher in meinem Bücherregal denke die ich bis vor 10 Jahren gelesen habe, würde ich viele heute nicht mehr kaufen.

Nun hat sich vieles verändert. Früher habe ich Bücher nur in einer Buchhandlung kaufen können. Das war beschränkt auf das was einsehbar war. Damit schieden selten verkaufte Titel, die spezialisiert waren, schon aus. Sicher konnte man damals schon bestellen, doch wenn man von der Existenz eines Buchs gar nichts wusste und damals in den Datenbanken nur Titel, Autor und Preis standen, aber keine -inhaltsangabe war das auch nicht hilfreich.

Die Möglichkeit sich relativ leicht zu Infomieren macht zum einen das Schreiben von Büchern einfacher, zum anderen auch schwieriger, Auf der anderen Seite gibt es dann natürlich Hunderte von Experten, die jeden einzelnen Fehler finden. Führt das zu einer Kultur des Herummeckerns? So nach dem Motto das ich schon gesehen habe. Da habe ich diese und jene Fehler gefunden - das Buch/Artikel ist scheisse.

Nun unbestritten ist, dass das Internet unsere Wahrnehmung verändert. Es ist einfacher einen Kommentar, Bewertung zu hinterlassen und natürlich ist es so, dass wir das einfacher tun, wenn wir einen Fehler erkennen, als wenn alles okay ist. Ich muss ja nur an diesen Blog denken: Vor ein paar Jahren hätte ich die Artikel im DLR Magazin nach einem Tag vergessen gehabt, aber nun suche ich eigentlich immer nach einem Aufhänger was ich so als nächstes Bloggen könnte. Was meint ihr? Werden wir langsam zu einer Meckergesellschaft?

8.4.2012: Ionenantriebe als Apogäumsantrieb

Ich habe mich ja schon mehrfach mit Ionenantrieben beschäftigt. Wenn es um den Transfer in den GEO geht, dann habe ich mich immer für den vollen Weg, also vom LEO und in den GEO ausgesprochen. Nun scheint es so zu sein, dass die ersten Satelliten gebaut werden die Ionenantriebe als Ersatz für einen Apogäumsmotor einsetzen. Zeit sich mal damit zu beschäftigen. Zuerst einmal: warum habe ich mich bisher damit nicht beschäftigt. Die Antwort ist relativ einfach: Bei einem Ionenantrieb ist der Treibstoffverbrauch vernachlässigbar gering. Stattdessen werden größere Solarzellen benötigt und auch Triebwerke. Dieses Zusatzgewicht ist immer gegeben, egal ob man nun die halbe Stecke zurücklegt oder die ganze. Dagegen sinkt ja die Nutzlast schon auf ein Drittel ab, wenn man vom LEO in den GTO geht. Der Vorteil der Gewichtseinsparung ist also kleiner.

Fangen wir mal an es durchzurechnen. Hier folgende Basisdaten:

Geschwindigkeitsdfferenz: 1.800 m/s (GTO-> GEO + 20% beim chemischen Antrieb)

Zeit: 6 Monate, 60.000 s pro Tag (ein Betrieb am Perigäum würde die Bahn anheben und ist daher zu vermeiden)

Trockengewicht des Satelliten: 893 kg

Das Trockengewicht habe ich vom aktuellen ESA Bulletin genommen. Es ist das vom Satelliten Hylas, der beim Start 2541 kg wiegt und trocken 1099 kg. Doch dieses Trockengewicht umfasst ja auch das leere Antriebssystem (Tanks, Druckgastanks, Triebwerke). Nimmt man für dies einen typischen Strukturanteil von 12,5 % an (Voll/Leermasse = 8), so erniedrigt sich die Trockenmasse um 206 kg.

Nun was brauche ich?

Eine kleine Simulation zeigt, dass zwei Triebwerke des Typs RIT-XT in 128 Tagen den Transfer durchführen können - oder eben noch mehr kleinere Triebwerke, mit denen dann auch die 180 Tage möglich sind.

Der Solargenerator muss dann 10 kW Leistung für die Triebwerke liefern. Selbst wenn ich annehme, dass ich sie zusätzlich zu den Solarzellen installieren muss (in der Praxis wahrscheinlich nicht nötig für einen Teil der Leistung, da die Sendern nicht aktiv sind. Wenn ich konservative 80 Watt/kg nehme sind das 125 kg mehr. Bei heute möglichen 180 W/kg sogar nur 56 kg.

Der Treibstoff macht dann recht wenig aus - es sind nur 52 kg. Selbst mit Tanks sind es dann weniger als 60 kg. Die Triebwerke wiegen einzeln 7 kg pro Stück, doch selbst mit Infrastruktur und zusätzlichem Treibstoff für die Lagereglung (die ja beim Vorbild auch dabei ist) kommt man so auf ein Gesamtgewicht von rund 1.350 kg, also 43% weniger als beim Vorbild.

Warum kommt es erst jetzt und in dieser Form? Nun es gibt sicher mehrere Gründe. Das eine ist, das bisher die Satelliten schwerer wurden und es immer genügend Träger gab um sie zu starten. Zuerst gab es immer neue, schubstärkere Modelle, dann kamen die russischen Modelle auf den Markt. Nun sieht es aber nicht so aus als würde dies in der Zukunft so weitergehen. Eine neue Oberstufe für die Proton ist seit Jahren angekündigt. Nicht passiert. Russland kassiert das Geld für die Starts investiert aber nichts. Auch die Angora lässt seit 10 Jahren auf sich warten. Derzeit ist das Maximum für den Start auf mehreren Trägern bei 6 t. Darüber hinaus kann nur noch die Ariane 5 die Satelliten transportieren wobei man in diesem recht konservativem Geschäft zurückschreckt, denn wenn dann mal Ariane 5 am Boden ist, betrifft dass dann alle Satelliten mit mehr als 6 t Masse.

Die Ionentriebwerke erlauben es nun größere Satelliten zu starten (Nettomasse) ohne die Bruttomasse von 6 t zu überschreiten.

Das zweite ist die immer größere Lebensdauer. Satelliten haben heute Betriebszeiten von 15 Jahren. Das Problem: In der geostationären Umlaufbahn ist der Satellit nicht wirklich stationär. Es müssen dauernd Positionskorrekturen erfolgen. Diese benötigen Treibstoff und der Anteil für diesen Lageregelungstreibstoff ist immer größer geworden. Bei Hylas beträgt der Anteil 56,7%. Wenn man die Trockenmasse hinzurechnet sind es sogar 64,8%. Ich sah in den Startmanifests auch schon Satelliten, die zu zwei Dritteln aus Triebstoff bestanden. Wenn die Lebensdauer weiter ansteigt wird dieser Anteil immer größer. Ionenantriebe brauchen viel weniger Treibstoff und damit ist eine längere Betriebsdauer möglich. Als weiterer Vorteil benötigten die Ionentriebwerke mehr Leistung als heute Solargeneratoren liefern. Während des Betriebs wird diese Leistung zwar auch benötigt, aber nur kurzzeitig für ein Triebwerk und nicht mehrere. Diese Leistung steht dann für den Betrieb der funktechnischen Nutzlast zur Verfügung. Damit sind leistungsstärkere Sender möglich mit höheren Datenraten.

Zum Glück für Arianespace plant man nicht den LEO -> GEO Transfer. Denn dieser würde Folgen haben. Es würden noch weitaus kleinere Träger ausreichen und der Hauptnachteil russischer Träger, dass durch die nördliche Startbasis die Nettonutzlast recht gering ist, spielt bei Ionenantriebe nun praktisch keine Rolle mehr.

9.12.2012: Deutschland, der Weltraum-Winzling

Der erste Schritt in den Weltraum ist immer noch eine eigene Trägerrakete, und von einer Weltraummacht spricht man wenn ein Land mit einer eigenen Trägerrakete den Orbit erreicht. Ein zweiter Club der größer ist ist der der Nationen die eigene Satelliten bauen und von anderen Starten lassen. Früher exklusiver, aber inzwischen genauso groß ist. ist der der Astronuten. Noch wirklich exklusiv ist der Club der Nationen die Astronauten selbst in den Orbit bringen können.

Bald wird Nordkorea wieder einen Startversuch unternehmen. (Geplant für den 12-16.4) Es gab ja schon einige. Und wie immer wie auch beim Iran vor einigen Jahren gibt es die Drohungen seitens der USA und die Angst, weil natürlich jede Trägerrakete auch militärisch nutzbar ist.

Obwohl eigentlich die Entwicklung eines komplexen Satelliten, der über Jahre hinweg erheblich funktioniert aufwendiger ist, was man auch daran sehen kann, dass Russland seine Kommunikationssatelliten in Europa bauen lässt und es mit den Raumsonden nicht so richtig klappt, außer sie sollen in einer Atmosphäre mit Flüssigkeitseigenschaften aufsetzen, gilt die Entwicklung einer eigenen Rakete doch als die Eintrittskarte bei den Weltraumnationen. Es gibt nur so wenige Länder, im Vergleich zu denen die Satelliten bauen, die auch eine Trägerrakete entwickeln. Das ist einfach erklärbar: Das bedeutet größere Investitionen und bei den wenigen einzelnen Starts die man durchführt ist jeder auch unverhältnismäßig teuer. Das ist wie wenn sie für 3-4 mal Verreisen pro Jahr ich ein eigenes Auto anschaffen.

Seit Februar kann sich auch Italien zu den Nationen rechnen die zumindest eine Rakete starten könnten, wenn sie wöllten. Da erfolgte der Jungfernflug der Vega. Klar: In Europa haben wir nun mit der ESA gemeinsame Trägerraketen, aber die Vega ist zu zwei Dritteln italienisch und zwei Stufen werden komplett in Italien gebaut. Italien könnte eine eigene Trägerrakete auf Basis der Zefiro 9/17/23 Stufen bauen welche schon existieren.

Doch wie sieht es in Deutschland aus? Leider sehr sehr Mau. Wir sind zwar seit Jahrzehnten zwischen 20 und 30% bei der Europa 1-2, Ariane 1-5 Entwicklung und Bau beteiligt, aber das man sich wirklich mal was technologisch herausragendes besorgt oder zumindest etwas wo man sich weiter entwickelt, dazu hat es nicht gereicht. Nehmen wir es mal genauer unter die Lupe:

Was Deutschland vor allem bisher gebaut hat sind Low-Technology Teile. Bei den Boostern die Stahlhüllen, aber nicht die den hohen Temperaturen ausgesetzten, aber trotzdem flexiblen Düsen. Bei den Oberstufen ist es Systemintegration: Also man baut das zusammen was andere entwickelt haben. Okay, das machen heute auch andere, selbst Automobilfirmen, aber die fertigen wenigstens noch den Motor selbst und das ist das Herzstück. Und das machen nach wie vor die Franzosen. Die sind ja nicht so blöd wie unsere Bundesregierung.

Was hat man von den Milliarden die der deutsche Steuerzahler bisher für die Raketenentwicklung zahlte? In Bremen kann man Oberstufen bauen die lagerfähige Treibstoffe einsetzen und (Tada!) in 40 Jahren konnte man den Schub von 22,5 auf 28,4 kN steigern! Wau, hat sich echt gelohnt. Man kann noch Brennkammern fertigen, Die sind zwar ein Kernstück eines Triebwerks, aber nicht besonders anspruchsvoll. Es gibt keine mechanische Teile, sie werden durch den Treibstoff gekühlt. Wenns Probleme gibt treten die oft schon beim Bodenversuch auf. Wenn es Instabilitäten gibt dann oft durch den Injektor oder die Kavitation in den Leitungen, doch mit so was muss man sich als Hersteller der Brennkammer nicht herumschlagen. Geschweige denn dass man Turbopumpen oder Turbinen entwickelt.

Schlimmer noch: daran wird sich auch nichts ändern. Wenn die ESC-B kommt, dann wird wieder das Triebwerk von SNECMA stammen. Vor allem habe ich inzwischen ernsthafte Zweifel an der Kompetenz von Astrium Bremen. Bei der ESC-A brachte es die Firma fertig die massivste Oberstufe der Welt zu konstruieren: Voll/Leermasseanteil: 4,25. Schlimmer noch: bei der ESC-B ist es nicht viel besser: 5,4 bis 5,7 (so genaue Daten gibt es nicht).

Der Grund ist relativ einfach wenn man sich die Konstruktion ansieht. Bei der ESC-A verbinden massive Streben den Sauerstofftreibstofftank der alten H10 mit dem neu konstruierten. Vor allem dieser ist aber sehr schwer. Er ist sehr massiv. Technologien die woanders üblich sind um die Trockenmasse zu reduzieren wie Innendruckstabilisierung oder die modernere Legierung Al2195 wurden nicht eingesetzt. Und weils so gut klappt macht man es bei der ESC-B auch nicht. Man müsste ja sonst mal nach 40 Jahren was neues entwickeln.

Auch das DLR erlebte so Überraschungen als ihre eigenen Studien für eine Oberstufe für die Vega recht gut aussahen, und man dann an EADS eine weitergehende Studie vergab. Sie erraten es. In Bremen arbeitete man weiter an einem neuen Rekord für Strukturfaktoren und kam sogar bei einer LOX/LH2 Stufe nun zu Voll/Leermasse von 3,4 ... Das Resultat: Würde man Astrium Bremen einen Auftrag für eine neue Oberstufe für die Vega vergeben, die Nutzlast würde sinken...

Machen wir uns nichts vor: Deutschland könnte heute keine eigene Rakete entwickeln, zumindest nicht wenn man nicht weiter schreitet zu neuen Technologien und sich auch nicht mit der Entwicklung von unwichtigen Systemen abspeisen lässt, wird sich daran nichts ändern.

Viel trennt uns nicht mehr von Großbritannien: Dort entwickelte man in den sechziger Jahren eine eigene Trägerrakete und beschloss schon vor dem ersten geglückten Start die Entwicklung einzustellen. Was gibt es heute an Raumfahrttechnik in Großbritannien und wie weit sind sie im Trägerbau?

Aber freuen wir uns: Deutschland hat genauso viel in die bemannte Raumfahrt investiert wie Frankreich in die Trägerentwicklung. Dafür wird dort der Großteil der Ariane gebaut, die technologische Kompetenz wurde sich dort erarbeitet und was haben wir: Etwa ein Dutzend Deutsche dürften mit anderen Ländern als Passagiere ins All fliegen. Jau, das hat sich gelohnt. Und dies ist nicht satirisch gemeint, denn für einen Politiker der ja über die Beteiligung entscheidet ist es viel besser einen Interviewtermin mit einem Astronauten bei einem DLR Besuch zu haben, als dass man vor einer Ariane 5 sich positionieren kann....


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