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Web Log Teil 279: 19.5.2012 - 25.5.2012

19.5.2012: SpaceX - das wird wohl nix

... oder eine weitere Variante eines Satzes mit "X". Ihr werdet wohl nicht sehr überrascht sein von mir zu hören, dass ich nicht wirklich an einen Start der Falcon 9 am Samstag geglaubt habe. Ich habe den Webcast eine Minute vor dem Abheben zugeschaltet um festzustellen ob bos dahin schon der Countdown abgebrochen war und war dann doch erstaunt, dass dies noch nicht der Fall. Aber SpaceX hat mich nicht enttäuscht - Abbruch direkt vor dem Abheben, tja niemand bekommt es so spannend und dilettantisch hin.

Nun warum war ich nicht überrascht? Nach einer kurzen Recherche meiner Aufzeichnungen gab es bei allen Starts bisher nur einen der ohne einen oder mehreren Countdownabbrüchen stattfand, das war der vierte Start einer Falcon 1. Von den Vorher üblich statischen Zündungen des Triebwerks (diese sind nichts außergewöhnliches, auch eine Ariane 5 EPC durchläuft einen solchen Test, dort übrigens ein bisschen länger als bei SpaceX) gab es bei den Falcon 9 Starts auch jedes Mal mehrere Versuche. Von den Falcon 1 Starts habe ich mir leider keine Aufzeichnungen gemacht, doch zumindest an den ersten Start kann ich mich erinnern, und da klappte es auch nicht mit der statischen Zündung.

Also bei sieben vorherigen Startversuchen und drei bekannten Testzündungen hat es einmal auf Anhieb geklappt - blieb eine Chance von 1:10 dass es diesmal klappt. Wie sieht es nun am 22.sten aus? Nun sehr oft hat es im zweiten Anlauf geklappt. Aaaaaber ... immer beim gleichen Start. Was ich damit meine? Nun beim letzten Falcon 9 Start klappte sowohl die statische Zündung erst beim zweiten Anlauf wie auch der Start. Also wenn ich ein Problem habe und es dann bei der statischen Zündung (die ja ein Probecountdown bis T-0 ist) fixen kann, dann sollte der Start dann auf Anhieb klappen. Das tut er aber auch erst beim zweiten Anlauf. Wenn dem als Gesetzmäßigkeit so ist, dann bekommt SpaceX nie einen Flug zur ISS hin. Denn dort gibt es Startfenster von einigen Sekunden. Für Russland, Arianespace und JAXA aber auch die NASA kein Problem. Aber für SpaceX?

Es geht noch weiter: Die Fehlerursache (ein abweichender Druck in Triebwerk 5) war schon mindestens zweimal die Ursache für Abbrüche. SpaceX will nun die Computersoftware verändern, damit sie dann nicht abbricht, was mich an meine Reparaturversuche als Kind beim Fahrrad erinnert. Da waren nach dem Zusammenbau immer noch Schrauben, Muttern und Ringe übrig, aber das Fahrrad funktionierte trotzdem - irgendwie ... Ich habe draus gelernt und lasse heute mein Fahrrad reparieren. SpaceX hat die Vorgehensweise einfach was anzupassen zum Paradigma erhoben. Ein Riss in der Düse? Ach trennen wir einfach den Teil der Düse ab, anstatt nach der Ursache zu suchen. Ein zu hoher Brennkammerdruck - ach passen wir einfach die Software an, wird schon nix passieren. Äh ja, und warum habt ihr dann vorher mit einem anderen Grenzwert gearbeitet?

So langsam beschleicht mich das Gefühl, das die so oft beschworene "Engine out capability" kein Feature, sondern essentiell notwendig ist. Gedacht war das mal als Absicherung für den Fall, das ein gut getestetes Triebwerk unerwarteterweise doch ausfällt. So war es bei der Saturn I und V gedacht und hat dort auch funktioniert (das wurde übrigens nicht postuliert sondern getestet, ich weiß, das ist ein Fremdwort für SpaceX, aber woanders testet man wirklich die Sachen vorher....). Bei SpaceX scheint es eher so zu sein, dass die Kombination von vielen Triebwerken mit offenbar geringer Zuverlässigkeit oder stark schwankenden Betriebswerten einen Ausfall wahrscheinlich macht. So auch hier: Als man die Telemetrie durchschaute, war klar, dass es nicht mit einem Softwareupdate getan war, der Brennkammerdruck stiegvnach der Zündung über ein tolerierbares Maß an. Erinnern wir uns: Beim letzten Testflug fiel eines der Erststufentriebwerke aus. Bekannt wurde das erst bei einer Anhörung eines unabhängigen Sicherheitspanels. Schwankende Brennkammerdrücke haben nun den Start schon mehrmals verhindert. Das alles ist nicht gerade das was man sich von einem zuverlässigen Träger erwartet. Man mag sich nicht vorstellen was passiert wäre, wenn der Computer das Triebwerk bei T+00:00:001 abgeschaltet hätte - dann sinkt der Schub von 3.800 auf 3.377 kN, was bedeutet dass die beim Start rund 333 t schwere Rakete praktisch in der Luft stehen bleibt und das über dem Startisch. Die Engine-out capability gibt es nämlich  erst nach 75 Sekunden.

Interessante war die am Tag vorher stattfindende Pressekonferenz. Es gab zwar keine neuen Daten zu Dragon und Falcon, aber welche über die Finanzen. SpaceX hat bisher 1,2 Milliarden Dollar gekostet. Diese kamen von folgenden Quellen:

Also, die von Eugen Reichl so gern als "privat" bezeichnete, Firma finanziert sich zu 18,3% aus Eigenmitteln, zu 56,7% durch Regierungsmitteln und zu 25% aus kommerziellen Aufträgen. Ich habe da irgendwie andere Vorstellungen von Privat. Es bestätigt aber meinen Verdacht des Schneeballsystems: wenn Kunden und NASA 500 Millionen für Flüge gezahlt haben, die noch nicht erfolgten (entsprechend sieben Falcon 9 und zwei Dragon Starts), das Geld aber schon weg ist (wir reden ja von den verbrauchten Finanzmitteln) woher kommen dann die Mittel für die dafür noch zu bauenden Trägerraketen und Kapseln? Der Börsengang ist übrigens (wie alles bei SpaceX) auch wieder verschoben worden. 2010 war noch von 2011 die Rede, nun redet man von 2013.

Nun ja SpaceX Kunden sind geduldig. Denn ebenfalls nach Shotwell finden dieses Jahr nur noch zwei CRS Flüge statt (August und November) - wenn man COTS 2+ bis zum 29.5 vom Boden wegkriegt. Die Bezeichnung COTS 2+ zeigt übrigens die letzte Änderung. Trotz mehrfacher Verzögerung traut die NASA SpaceX nicht zu, COTS und 3 durchführen zu können. Daher wird nun erst mal COTS 2 durchgeführt uns so viel von den Zielen von COTS 3. Den Rest soll dann CRS absolvieren, was aus diesem dann einen weiteren Testflug macht.

Jau, unser ATV hatte das nicht nötig und ist auch pünktlich gestartet. Er wäre sogar Jahre früher startbereit gewesen, aber weil sich durch den Verlust der Columbia der Zeitplan verschoben hat, machte ein Start keinen Sinn bevor diese Menge an Fracht auch benötigt wurde (und nach dem Bartervertrag auch erst mit dem Transport von Columbus zu erbringen ist). Dabei ist (das wird gerne übersehen), die Dragon nicht mal billiger: Sie kostet fast gleichviel (76.000 zu 79.800 Dollar pro Kilogramm). Wenn sie immer nur rund 500 kg transportiert, anstatt den vertragsgemäß ausgemachten 1.700 kg ist sie sogar dreimal teurer.

Immerhin, vor rund vier Jahren war ich der einzige SpaceX Kritiker, musste mir deswegen Verleumdungen und ähnliches gefallen lassen. Inzwischen scheint die Stimmung gekippt und die SpaceX Jünger in der Minderheit.

20.5.2012: SpaceX - Update

Bedingt dadurch, dass seit der Blogveröffentlichung es einige Neuigkeiten gab, ein kleines Update.

Fehlerursache des Launch-Aborts war ein fehlerhaftes Turbopumpenventil, der zu hohe Brennkammerdruck war definitiv nicht nur eine kleine Anomalie, die (wie Musk zuerst etwas zu voreilig twitterte) durch ein Softwareupdate behebbar war. Wäre die Rakete gestartet, so wäre sie ein Fehlschlag geworden, so Gwen Shotwell in der Pressekonferenz. Das Ventil ist inzwischen ausgetauscht und man will am 22.sten neu starten.

Noch zum letzten Blog: Ich habe leider von  den vielen Seiten die ich beim schreiben offen hatte, auf die falsche verlinkt, finde nun aber die richtige nicht mehr. Ich habe zwar jede Menge SpaceX Links inzwischen angesammelt, doch immer noch zu wenige. So fand ich auch nicht mehr die Links über die erheblich höheren Lobbyaufwendungen von SpaceX gegenüber anderen Herstellern und lasse dieses Thema wegen fehlender Links mal außen vor (es gibt ja Leute die verwechseln noch immer meinen Blog, also meine Meinung mit einem Nachrichtenportal)

Neuigkeiten gibt es auch zu SpaceX: Weitere Daten aus folgendem Interview: SpaceX hat nun 1.800 Mitarbeiter und wächst weiter um 30% pro Jahr - allerdings korrespondiert dies nicht mit den Aufträgen, sodass man immer mehr Mitarbeiter bezahlen muss. Das Backlog soll 40 Starts umfassen, dies passt aber nicht zu dem Volumen (4 Milliarden Dollar - selbst mit den Bezahlungen für die Dragon (bei CRS) kommt man nur auf 3 Milliarden Dollar, aber vielleicht werden bald die Preise angehoben. Dieses Jahr (2012) gibt es zwei weitere Flüge zur ISS. Der sechste Flug wird dann mit der Falcon 9 v1.1 (vorher Block II oder III, je nach Quelle) sein mit Merlin 1D und 50% länger. Die Falcon Heavy soll nun Mitte 2013 starten und die Falcon 9 v1.1 von Vandenberg aus im Frühjahr 2013. SpaceX wird an die Börse gehen, wenn sie einen Start pro Monat durchführen können, das soll Ende 2013 der Fall sein. (so viele Starts  weist aber nicht mal das extrem optimistische Launchmanifest für 2013 aus).

Beim Suchen nach neuen Daten bin  ich dann auch wieder über Diskussionen über SpaceX gestoßen und dabei zum x-ten Mal über unpassende Vergleiche (darüber habe ich mich schon geäußert) wie auch Aussagen nach "Was die schon alles erreicht haben ... da darf man nicht so streng sein". Oder so ähnlich.

Ich sehe das anders. SpaceX ist keine Firma im Taka-Tuka Land. Es ist eine Firma in den USA. Dort gibt es zahlreiche andere Raumfahrtfirmen, von wo man Mitarbeiter anheuern kann (was SpaceX auch tut, wenn man die Lebensläufe der Personen anschaut die man auf ihrer Homepage findet - nur verlassen Leute mit Fachhintergrund wohl schneller die Firma als dieser lieb ist). Es gibt in den USA Universitäten die Space und Rocket Science lehren und es werden dort seit 60 Jahren Raketen und seit 50 Jahren Raumfahrzeuge entwickelt. Wenn's hart auf hart kommt, kann SpaceX immer noch auf die NASA-Archive zugreifen die öffentlich zugänglich sind. Dort finden sich Baupläne für Raumkapseln und die Erfahrungen die mit den Saturn Trägerraketen gesammelt wurde - inklusive Konstruktionszeichnungen.

Daher lege ich an SpaceX die gleichen Maßstäbe an wie an andere Raumfahrtfirmen. Eher müsste man die Erstleistungen von ESA und JAXA loben - für beide Nationen sind HTV und ATV die  ersten Raumfahrzeuge. Für die JAXA auch die H-2B Trägerrakete. Beide brauchen nicht mehrere Testflüge bis zur ersten Versorgungsmission, sondern machten diese beim ersten Flug. Beim HTV wie schon gesagt mit doppelter Premiere (HTV und H-2B) und beim ATV wäre hervorzuheben, dass das Raumschiff aufgrund der vielen Frachtmittel und automatischen Ankopplung deutlich anspruchsvoller ist als das von SpaceX. wo bleiben hier die Kommentare, das wäre was ganz besonderes und man hätte so viel geleistet? Wäre man hier bei einem Fehler dann auch so milde mit dem Urteil gewesen?

Was ich sehe ist, das SpaceX versucht die Raumfahrt zu verbilligen (an und für sich ein erstrebenswerter Ansatz), aber aus Gründen die wohl nur SpaceX beantworten kann, dies nicht so richtig klappt. Weder mit den Terminen, noch der Zuverlässigkeit noch den Preisen. Die Falcon 9 ist nun schon doppelt so teuer wie geplant und die NASA rechnet inzwischen mit Kosten von 111 Millionen Dollar (für die NASA). Aber anstatt dass die Firma in sich geht, sagt "okay wir haben da wohl einiges falsch geplant, wir setzen uns dran das zu reparieren, das wird dann etwas teuer und es dauert noch eine Weile", also eine ehrliche Aussage trifft die ihr niemand übel nehmen kann, verstrickt sie sich und vor allem ihr Chief Designer in immer größere Widersprüche. Es läuft immer gleich ab: die Pläne für die Zukunft werden immer utopischer, mit immer kürzeren Zeithorizonten und Versprechungen. Dagegen wird bei schon getroffenen Aussagen für naheliegende Projekte immer mehr von früheren Aussagen und Daten abgerückt.

Beispiele gefällig? Elon Musk beim letzten COTS Flug auf die Frage eines Reporters wann die Dragon bemannt fliegen könnte "in sechs Monaten". Das war vor 18 Monaten. Nun steht der nächste Flug an, und es sei "nur ein Testflug" und er wäre zu "40 bis 50 Prozent" sicher, dass er klappe. Fällt nur mir die Diskrepanz in den Aussagen auf? Dann gibt es nachprüfbare falsche Nutzlastangaben die physikalisch unmöglich sind, oder die Aussage, die Falcon 9 verfüge in jeder Flugphase der ersten Stufe über die Engine-out cabability, was aufgrund des Schub/Gewichtsverhältnisses aber direkt nach dem Start nicht der Fall ist. Soll, wie bei der Saturn IB eine Mindestbeschleunigung von 1,25 g aufrecht erhalten bleiben so kann das zentrale Triebwerk nach 44 s ausfallen bei einem äußeren ist wegen der Schubasymmetrie (Abschaltung eines zweiten notwendig) dies erst nach 67 s gegeben.

Ich bezeichne Angaben, die nachprüfbar falsch sind als Lügen und wenn man versucht mich anzulügen dann bin ich verärgert. Da es aber noch zig andere gibt, die nicht das Fachwissen haben ist es an der Zeit diese aufzuklären, denn unabhängige Berichterstattung gibt es ja kaum noch. Gerade dies ist ja nun deutlich sichtbar bei der Berichterstattung zum SpaceX Start. In den einschlägigen Newsportalen findet man nur Wiedergabe der Presseinformationen von SpaceX oder eben Interviews mit Elon Musk. Das ist in meinen Augen keine Berichterstattung, das ist wie die in manchen Computerzeitschriften als Ankündigung getarnten Anzeigen für Produkte. Die NASA als Kunde scheint sich überhaupt nicht zuu SpaceX zu äußern, ja es gibt ja sogar Merkwürdigkeiten, wie das die NASA ihre eigenen Fotos vom COTS 1 Flug erst nach Monaten veröffentlichen dürfte, weil SpaceX keine Erlaubnisse gegeben hat (wo fand den der Start statt und wer hat die Fotos gemacht?). Also viel fehlt nicht mehr zu der Berichterstattung in totalitären Regimen, nur mit einem kleinen Unterschied: die behaupten nichts, was sie nicht halten können....

21.5.2012: Spacex - Engine out capability

Zeit einmal die viel beschworene Engine-out capability zu beurteilen. Zum einen, was ist das und wie ist es nützlich.

Es ist die Fähigkeit ein Triebwerk während des Fluges abzuschalten und diesen Ausfall auch abzufangen. Das erste ist relativ gut beherrschbar. Heute kann man so viele Triebwerksdaten in so kurzer Zeit verarbeiten, dass man selbst bei gravierenden Ereignissen noch rechtzeitig die Ventile zu einem Triebwerk schließen kann. Als zusätzlichen Schutz kann man jedes Triebwerk durch einen Kevlarvorhang vor Splittern schützen.

Das ist Punkt 1, schwieriger ist Punkt 2. Was passiert bei einem Triebwerksausfall? Der erste Punkt ist, der Schub fällt ab. Nehmen wir an, es ist recht spät, dann ist die einfachste Folge, dass man einen höheren Treibstoffverbrauch hat. Bei der ersten Stufe (die oberen Stufen haben meist weniger Triebwerke, sodass ein Ausfall kaum abfangbar ist) ist die Hauptaufgabe, eine Aufstiegsbahn zu erreichen die ihren Scheitelpunkt in der Höhe des Orbits hat. Nur der Teil der Beschleunigung, der über 1 g hinaus geht, bewirkt eine Beschleunigung in der Vertikalen, also einer Aufstiegsbahn mit dem gewünschten Scheitelpunkt (später kann man noch einen Teil für den Aufbau der horizontalen Beschleunigung nutzen). Fällt nun spät ein Triebwerk aus, so fehlt Beschleunigung was sich in einem höheren Treibstoffverbauch neiderschlägt, da nun die Erdgravitation länger wirkt (die Brenndauer ist ja durch das ausgefallene Triebwerk verlängert).

Problematischer ist ein Ausfall sehr kurz nach dem Start. Die Falcon 9 der COTS Flüge wiegt rund 314 t nach SpaceX Presskit. (ich meine es sind mehr, da die Brenndauer der Stufen länger als COTS 1 sind, die Tabelle aber vom ersten Presskit übernommen wurde) Der Startschub beträgt 3.800 kN. Das entspricht einer Beschleunigung von 12,1 m/s. Das ist auch die Minimalbeschleunigung die ein Träger aufweisen darf. Bei meinen Recherchen für die Saturn stolperte ich immer wieder über die Beschleunigung 1,25 g (12,26 m/s) als Minimalwert. Darunter steigen die Gravitationsverluste stark an und auch die Steuerung ist schwieriger. Das letzte ist leicht nachvollziehbar. Eine Rakete die gerade mit 1 g beschleunigt also praktisch still steht ist nicht gerade stabil, eine Rakete die ständig schneller wird, ist durch ihre Geschwindigkeit stabiler. Aus diesem Grunde musste bei der Saturn auch bei Ausfall eines Triebwerks eine Beschleunigung von mindestens 1,25 g gewährleistet sein.

Überträgt man dieses Kriterium auf die Falcon 9, so müsste sie mit mehr als 13,7 m/s beschleunigen um einen Triebwerksausfall direkt nach dem Start abzufangen. Sie startet aber mit 12,1 m/s. So ist die Engine-out capability nicht nach dem Start gegeben.

Das zweite Kriterium ist die Steuerbarkeit nach dem Ausfall. Es gibt hier zwei Möglichkeiten. Das eine ist es ein gegenüberliegendes Triebwerk abzuschalten und so die Schubsymmetrie aufrecht zu erhalten. Das ist die technisch einfachste Lösung, bedeutet aber dass man noch größere Reserven im Treibstoffvorrat und beim Startschub vorrätig halten muss. Das zweite ist die Möglichkeit die Triebwerke zu schwenken und so den asymmetrischen Schub aufzufangen. Bei den bei der Falcon eng zusammenliegenden Düsen erscheint es sehr schwer denkbar, dass sie so weit geschwenkt werden können um einen Ausfall aufzufangen.

Immerhin gibt es hier einen Präzedenzfall. Beim Arianestart V36 fiel ein Triebwerk nicht aus, aber der Brennkammerdruck betrug nur knapp die Hälfte. Trotz acht Triebwerken in der ersten Stufe fiel es immer schwerer diesen asymmetrischen Schub (das Triebwerk hatte nun nur noch 50% seiner Leistung) auszugleichen. Nach 90 s standen die Triebwerke beim Maximalausschlag und konnten den asymmetrischen Schub nicht mehr kompensieren, die Rakete drehte sich und 11 s später gab es Brüche in der Struktur, die das Selbstzerstörungssystem auslösten.

In diesem falle konnte also bei acht Triebwerken nicht der teilweise Ausfall eines Triebwerks kompensiert werden.

Basierend auf diesen Daten kann man nun folgendes ableiten:

  Falcon 9 (Merlin 1C) Falcon 9 (Merlin 1D) Falcon Heavy
Mittleres Triebwerk darf ausfallen nach 44 s 41 s 10 s
Äußere Triebwerke dürfen ausfallen nach 67 s 65 s 26 s

Die Daten beruhen auf der Annahme, dass die Beschleunigung nicht unter 1,25 g fallen darf und den von SpaceX angegebenen Werten für den Schub und Startmasse (Merlin 1C: 423 kN, Merlin 1D: 620 kN, Falcon 9: 314 und 4780 t, Falcon Heavy 1.400 t) sowie der Annahme, dass bei einem Ausfall eines äußeren Triebwerks zwei Triebwerke abgeschaltet werden müssen, während beim mittleren Triebwerk die Symmetrie erhalten bleibt.

Man sieht: die Falcon Heavy ist hier gutmütiger, aber durch 27 Triebwerke ist ein Ausfall auch dreimal wahrscheinlicher.

Schwer zu beziffern ist der erhöhte Treibstoffverbrauch. Man findet aber bei SpaceX keinerlei Angaben, dass es hier Reserven gibt um diesen aufzufangen. Dabei ist dieser unstriittig aufgrund der höheren Gravitationsverluste. Im Extremfall (zwei Triebwerke werden nach 67 s abgeschaltet) müssten die verbliebenen Triebwerke 31,7 s länger arbeiten, was bedeutet, dass die Erdbeschleunigung 31,7 s lang länger auf den Träger winwirken kann. Das dies mit einem höheren Treibstoffverbrauch einhergeht, dürfte klar sein. Genaue Werte sind jedoch nur bei Kenntnis der Aufstiegsbahn ermittelbar.

Natürlich, nur um dies noch zu erwähnen ist ein Ausfall bei der zweiten Stufe nicht abfangbar. Aufgrund dessen ist die Zuverlässigkeit schwer direkt berechenbar. Ich habe daher eine Monte Carlo Simulation durchgeführt. Dreh- und Angelpunkt ist natürlich die unbekannte Zuverlässigkeit eines Triebwerks. Das Vulcain 1 wurde für eine Zuverlässigkeit von 0,9946 ausgelegt. Es wurde anders als die Merlin wirklich extensiv getestet. Nimmt man dieses Kriterium auch für die Merlin an, so ergibt sich für die Falcon 9 eine Zuverlässigkeit von 0,977 und für die Falcon Heavy eine von 0,974. Das sind natürlich nur die Werte für die Triebwerke, andere Ereignisse die Katastrophal sein können (Stufentrennung, Steuerung, Avionik ...) sind nicht berücksichtigt. Nimmt man nur 0,99 an, so sinkt die Zuverlässigkeit schon auf 95,8% (Falcon 9) bzw. 95,3% (Falcon Heavy) ab.

Doch man kann auch das vorliegende Datenmaterial nehmen. Bisher gab es fünf Falcon 1 Starts und zwei Falcon 9 Starts. Beim ersten Falcon 1 Start fiel ein Merlin aus, und beim letzten Falcon 9 Start ebenso. Bei 25 eingesetzten Triebwerken sind dies zwei Ausfälle oder eine Zuverlässigkeit von 23/25 oder 0,92. Nimmt man dies als Vorgabe für die Simulation, so wird es wirklich übel: 70,4% für eine Falcon 9 und 67,7% für eine Falcon Heavy. Das halte ich schon für zu gering. Doch irgendwo zwischen 0,985 und 0,99 würde ich die Triebwerke schon einsortieren. Das ergibt dann eine Zuverlässigkeit der Rakete von 0,93 bis 0,958 je nach Konfiguration. Ariane 5 sollte 0,985 aufweisen.

Die Zahl hat nicht nur akademische Bedeutung: Sollte die Versicherungsprämie um 5% höher sein, so ist bei den typischen Kosten eines kommerziellen Starts dies mit Mehrkosten von rund 12,5 Millionen Dollar bei einem Falcon 9 Start verbunden, die natürlich den niedrigeren Startpreis der Rakete relativieren (oder sie um diesen Betrag teurer machen. Bei der Falcon Heavy wären es wegen der teureren Satelliten (größere Nutzlast) rund 26 Millionen Dollar.

24.5.2012: Goodby Nobbi

Nun hat er auch seine Entlassungspapiere bekommen der Norbert Röttgen. Was da abgelaufen ist, ist wohl einmalig in der Regierung Merkel. Da wurde doch glatt einem der Stuhl vor die Tür gesetzt!. Auslöser scheint wohl das "Interview" von Seehofer im Heute-Journal gewesen sein.

Nun das Röttgen verloren hat, wundert mich eigentlich nicht. Ehrlich gesagt, wer will den jemanden wählen der schon mit der Attitüde kommt, "Ja wenn ich gewählt werde mache ich den Regierungschef, sonst bleib ich in Berlin". Also solche Warmduscher sollen gleich zuhause bleiben. Dann noch die intelligenten Äußerungen im Wahlkampf, wie dass wenn die CDU bestimmt, er schon Ministerpräsident wäre, aber "bedauerlicherweise" der Wähler darüber entscheidet. Ja bei der Merkel-Regierung ist es schon dumm, das es noch Wähler gibt, die dürfen nicht zu oft wählen, deswegen stellt man auch trotz reihenweise verlorener Landtagswahlen nicht die Vertrauensfrage, wie dies Schröder tat. Noch intelligenter war die Verknüpfung der Wahl in NRW mit einer Abstimmung über Merkels Europapolitik. Wir konstatieren: Die Wähler sind mit der Europapolitik von Merkel unzufrieden.

Doch lags nur an Röttgen. Klar nun ist er der große Buhmann, passend dazu ist er ja gleich vom Vorsitz der CDU in NRW zurückgetreten. Praktisch, weil man dann ja in Berlin bleiben kann - dachte er sich. Seehofer hat da wohl einen Strich durchgezogen. Aber was Seehofer gesagt hat, dem kann ich nicht zustimmen. Er tat gerade so als wäre der sieg bis vor 6 Wochen sicher gewesen und Röttgen hätte alles vergeigt. 43% Zustimmung für die CDU? Welche Umfragen waren denn das, die von 1980? Schon Wochen vor dem Wahltag war klar dass die SPD in den Umfragen vorne war. Was fraglich bis zum Schluss war, war ob es zur Mehrheit mit den Grünen reicht, was nicht an der CDU lag, sondern wie viele kleine Parteien in den Landtag einziehen.

Was mich so ein bisschen beunruhigt ist, dass es bald so kommen könnte das Regieren extrem schwierig ist. Die einzigen Volkspartien, die früher über 40% hatten sind nun ja auf das 30% Niveau abgerutscht. Das bedeutet dass es auch sehr schwer ist mit einem Koalitionspartner im 5-15% Bereich noch auf die Mehrheit zu kommen und wenn in einem Landtag dann CDU, SPD, Grüne, FDP, Piraten und Linke sitzen, dann gibt es entweder nur noch große Koalitionen oder Dreiparteien-Koalitionen, die wegen der unterschiedlichen Programme sehr problematisch werden. Wohin das führen kann sieht man ja bei Griechenland. Aber so wies es aussieht, nehmen die Piraten nur die Rolle der Linken ein. Weiterhin kann die FDP auch noch gewinnen - wenn man sich von der Bundes-FDP distanziert oder das Amt dort vorher aufgibt ....

Trotzdem, wie Nobbi aus dem Amt gekickt wurde ist schon einmalig, vor allem wenn man dran denkt wie das vorher bei Gutenberg und anderen lief, die ewig lang gestützt wurden, selbst als er für die Öffentlichkeit untragbar war. Man fragt sich warum Merkel nicht ihn bestellt hat und ihm "anordnet" zurückzutreten, schließlich ist sie die Kanzlerin. Selbst wenn es ihm nicht schmeckt so ist die Form doch eine andere. So wird er nicht rausgeworfen und auch Merkel macht eine bessere Figur.

Liebe Angi, wenn Du gerade beim Rauswerfen bist. Ich hätte da noch ein Paar Vorschläge für Dich. Als erstes Mal Hans Peters Friedrich mit seinen Vorstellungen über die Vorratsdatenspeicherung und seiner Islamfeindlichkeit, dann Christina Schröder, bei der ich mich ehrlich frage, was sie überhaupt für ein Ministeramt qualifizierte, und dann wäre da noch jemand, denn Du siehst wenn Du in den Spiegel siehst.

Ach ja noch ein kleiner Song für Nobbi....

 

24.5.2012: Vorbeiflugmissionen - außer der Mode?

Nun ist ja mit JUICE wieder eine Mission zu Jupiter geplant - die erste seit Galileo welche sich auf die vier großen Monde konzentriert (JUNO soll ja vor allem die Plasmaumgebung erforschen). JUICE könnte man fast als "Galileo 2" ansehen - sie wird auch drei der Monde mehrmals nahe passieren, Ganymed sogar umkreisen. Io wird nicht passiert werden, doch der war in der Primärmission von Galileo auch nicht vorgesehen und wurde nur beim Einschwenken in den Orbit passiert.

Die Frage die ich heute untersuchen will ist die - bringen Missionen die Himmelskörper (dazu zählen auch die Monde eines Riesenplaneten) nur im Vorbeiflug passieren uns genügend Wissenschaft, oder sollten wir unser Geld lieber in Orbiter oder Landesonden stecken. Außen vor möchte ich lassen, dass wir viele Orbiter- und Landemissionen heute technisch nicht durchführen können. Aber wir könnten ja anstatt einen Orbiter um Europa zu bauen (eine projektierte Mission) einen um Phobos oder die Venus.

Was wird sich nie ändern?

Das sofort verständliche ist, dass jede Vorbeiflugmission eine Momentaufnahme ist. Eine Momentaufnahme im Raum und in der Zeit. Der Raum ist meist nicht so bedeutet, legt aber die Lichtbedingungen fest und was wir sehen - mit optischen Instrumenten wird immer nur eine Hälfte der Oberfläche beobachtbar sein, der Rest liegt im Dunkel. Aber es ist auch eine Momentaufnahme in der Zeit. Nun rechnen wir bei den meisten Himmelskörpern nicht mit zeitlichen Veränderungen. Unser Mond und Merkur sehen wahrscheinlich in 100 Jahren noch genauso aus und Aktivität hat man nicht beobachtet. Die Venus scheint aber aktiv zu sein. Dumm nur dass alle Indizien nur indirekt beobachtbar sind weil die Wolken einen Blick auf die Oberfläche verwehren, doch es gibt wechselnde Konzentrationen von Spurengasen und Wärmeinseln. Beim Mars gibt es Wetter und auch geologische Veränderungen (Dünen, Hangabbrüche), aber die meisten dieser Phänomene sind sehr kleinskalig. Sie auf einem Vorbeiflug zu entdecken, selbst wenn mehrere erfolgen, ist recht schwer.

Die Riesenplaneten sind aktiv-. Sie haben eine Atmosphäre die sich verändert, aber auch Strahlungsgürtel und Magnetfelder die Veränderungen unterworfen sind. Doch ihre Monde, so dachte man lange Zeit sind ebenfalls unveränderliche Eiswelten. Dem ist nicht so. Io ist vulkanisch aktiv. Seine Oberfläche wird laufend verändert. Die Oberfläche von Galileo wird sich auch verändern, Gezeitenkräfte walken diesen Mond genauso wie Io durch, nur offen ist, welche Zeitskalen wir hier haben, ob wir dies also noch beobachten können. Enceladus hat heute noch aktive Geysire und Titan zeigt ebenfalls Veränderungen der Oberfläche. Die Saturnringe verändern sich durch die Gravitationswirkung von Hirtenmonden in kurzen Zeitskalen.

Vorbeiflüge können nur eine Momentaufnahme liefern. Manchmal entdecken wir, dass da was ist, so wie als Voyager 1 1979 beim Vorbeiflug an Io aktive Vulkane aufnahm, manchmal haben wir Pech, so konnten die beiden Voyager auf Enceladus keinerlei Aktivität erkennen, das gelang erst Cassini, 20 Jahre später.

Die Haupteinschränkung ist aber, dass wir nur einen Teil beobachten können. Neben der beleuchteten Phase gibt es oft Einschränkungen in der Distanz (so ist bei einem Uranusvorbeiflug es nur alle 42 Jahre möglich alle Monde in geringer Distanz zu beobachten. Wegen der Achsenlage bedeutet sonst ein Vorbeiflug der aus der Ekliptik erfolgt, dass man nur einen Mond nahe passieren kann. Das ist extrem, doch was immer gegeben ist, ist die geometrische Verzerrung. Man muss nur auf dieses Bild von Meteosat schauen: Europa ist schon sehr verzerrt, Brasilien ebenfalls. Afrika, worüber der Satellit steht dagegen kaum. Für die Beobachtung der Erde mit Wettersatelliten sollte alle 60 Grad einer stehen, das bedeutet, dass man wenn eine Karte nur durch Vorbeiflügen erstellt werden soll, man sechs Vorbeiflüge am Äquator und zwei am Pol braucht. Nähert man sich zu sehr einem Himmelskörper so gibt es eine weitere Verzerrung durch den schrägen Blickwinkel, das limitiert die globale Auflösung.

Was hat sich geändert?

Seit Galileo haben Instrumente große Fortschritte gemacht. Es sind weniger die optischen Instrumente als vielmehr die Detektoren und die Datenverarbeitung. Damit wir vergleichen können, hier die wesentlichen Daten der Kamera von Galileo: 800 x 800 Pixel CCD Sensor, maximale Datenrate: 134,4 kbit/s beim direkten senden, 806,4 kbit/s beim Speichern auf Band.

Heute gibt es CCD Sensoren bis bis zu 50 MP für astronomische Zwecke. Das erlaubt es ein größeres Areal mit einem Bild zu übertragen. Noch viel stärker ist die Datenrate angestiegen die verarbeitet werden kann. Die Plejades Satelliten liefern 4,5 GBit/s an Daten, die komprimiert werden und mit bis zu 1,5 GBit/s auf einem Flash Speicher abgelegt werden. Die Datenrate ist also um den Faktor 2000 angestiegen. War bei Galileo noch das Ablegen auf den Bandspeicher (oder wenn dieser voll war, das direkte Senden zur erde). Damals war das Auslesen geschwindigkeitsbestimmend, heute ist es die Neupositionierung der Instrumentenplattform, bzw., wenn man die ganze Raumsonde dreht, wie schnell dies erfolgt.

Ich habe mal eine Simulation gemacht. Sie ist recht einfach und berechnet nur die Fläche die ausgehend von der Minimalentfernung erfasst wird, bis der ganze Mond abgelichtet ist. Würde man JUICE mit dem derzeit leistungsfähigsten CCD Chip ausstatten und die gleiche Optik wie Galileo verwenden, ein Bild alle 1,2 s machen (Auslesezeit beträgt 1 Bild/s), so könnte man Europa bei einer Vorbeifluggeschwindigkeit von 20 km/s zwischen 1000 und 8400 km komplett erfassen mit einer Auflösung von 34 m/Pixel.

Bei Galileo war es noch die zehnfache Distanz (85600 km) und eine Auflösung von 870 m/Pixel (auch weil dort die Pixelgröße weitaus größer war), bei ansonsten gleichen Simulationsparametern.

Noch gravierender sind die Änderungen bei abbildenden Spektrometern. Galileo war die erste Raumsonde die eines einsetzte. Dort gab es 20 Elemente. Das leistungsfähigste heute eingesetzte hat 640 x 480 Elemente, verfügbar sind bis zu 1024 x 1024 Pixel. Sie können gleichzeitig ein Bild in bis zu 1024 Spektralkanälen erzeugen und erzeugen so auch eine enorme Datenmenge. Verglichen mit den wenigen Elementen von Galileo ist der Sprung enorm. Sowohl in der räumlichen Auflösung wie auch der spektralen Auflösung.

Mehr noch: Verwendet man dieselben CCD als Kamerachips so kann man Aufnahmen im mittleren Infrarot anfertigen. Das erlaubt es auf der Nachtseite Aufnahmen anzufertigen, wenn auch in niedriger Auflösung, da die Chips die dort abgegebene Wärmestrahlung detektieren können, ausreichende Kühlung vorausgesetzt.

Auch andere Instrumente haben sich weiterentwickelt. So sind nun erstmals Magnetometer fähig ein dreidimensionales Abbild der Plasmaumgebung anzufertigen. Staubdetektoren können nicht nur Masse und Geschwindigkeit, sondern auch chemische Zusammensetzung erforschen.

Das alles wäre aber relativ nutzlos, gäbe es nicht die Möglichkeit die Daten schnell und sicher zu speichern. Galileo arbeitete noch mit einem Bandrekorder. Wer jemals mit einem der Gerät zu tun hat, weiß wie schnell und zuverlässig die sind. Heute gibt es auch in Raumsonden Solid State Disks, bestehend aus Flash-ROM Bausteinen - in etwa dieselbe Technologie wie bei der SSD zuhause. Da gehen Hunderte von Gigabytes drauf und es wiegt fast nichts. Begrenzend ist dann vielmehr, dass man alles auch übertragen muss, selbst wenn man die Daten innerhalb kürzester Zeit gewinnen konnte, muss man sie doch langsam zur Erde übertragen. New Horizons zeichnet 107,8 GBit auf, von denen aber trotz Komprimierung nur ein Teil übertragen wird. Es würde sonst (wegen der kleinen Hauptantenne und schwachen Sendern) zu lange dauern.

25.5.2012: Neues von der Bücherfront

Da Arne mal nachgefragt hat und ich gerade auch sonst nichts habe, dass ich so bringen könnte, mal ein Nachtrag von der Bücherfront. Also wie läuft es da und was ist in Mache.

Derzeit ist das Manuskript von "Curiosity und Phobos Grunt - Die neuesten Marssonden" bim ersten Korrekturleser. Ich bin skeptisch, ob es noch zur Landung (also Mitte August) erscheinen wird, aber vielleicht kurz danach. Das Buch ist nicht ganz so wie die letzten auf Raumfahrtfans ausgelegt, also ich erkläre mehr und gehe nicht ganz so sehr ins Detail. Zusätzlich gibt es noch Einschübe wie die Experimente funktionieren, da diese auch einen guten Teil des Buches ausmachen, weil sie ja die eigentliche Nutzlast sind. Es ist ein Buch über die beiden Raumsonden mit der Beschreibung ihres Aufbaus, Experiment, Entwicklungsgeschichte und geplanten Missionen. Kapitel gibt es aber auch über die Vergangenheit der Marsforschung von der Erfindung des Teleskops bis zu den letzten Raumsonden, die Klimageschichte des Mars, weil die Suche nach Leben (fossil oder vorhanden) ja immer wieder gepusht wird und Phobos. Dazu gibt es ein Abkürzungsverzeichnis, wie von mir gewohnt mit Erklärung. Derzeitiger Umfang: 258 Seiten, es fehlen aber noch alle Abbildungen, sodass es im Endstadium sicher an die 300 Seiten kommen wird.

 In der ersten Korrektur (ich mache üblicherweise zwei Durchgänge bevor es an die Korekturleser geht und danach nochmal einen) ist das "Diätbuch" oder um es auszuschreiben: "Das ist kein Diätratgeber… aber eine Hilfe fürs Abnehmen". Wem noch ein besserer und zugkräftiger Titel einfällt - dann her damit. Da es eigentlich schon Diätbücher wie Sand am Meer gibt habe ich ein en etwas anderen Ansatz. Weil man weiß, das informierte Leute bewusster essen ist es ein Buch über Ernährungslehre im ersten Teil,, also woraus ist die Nahrung aufgebaut, wie wirkt sie? und im zweiten Teil über die Folgen von Übergewicht (ernährungsabhängige Krankheiten) und im dritten Teil dann Empfehlungen für eine Diät inklusive der Beurteilung einiger exotischen Diäten und Alternativen (Operationen, Pillen). Umfang derzeit rund 212 Seiten, aber das kann sich noch ändern.

Wie ihr sicher gemerkt habt, habe ich immer weniger gemacht. 2009 habe ich noch vier Titel mit rund 1.300 Seiten geschrieben, 2010 noch zwei neue und zwei aktualisierte Titel mit 640 Seiten. Letztes Jahr war es nur noch einer mit 400 Seiten. Also dieses Jahr sieht es wieder besser aus, denn ein aktualisiertes und ein neues Buch ist draußen. Also 360 Seiten sind schon erschienen. Okay, das ist nicht so repräsentativ, weil eigentlich die Computergeschichte(n) schon 2011 erscheinen sollten, aber aufgrund Pechs mit den Korrektoren war das nicht möglich. Aber ich merke auch, dass ich nicht mehr so viel Lust habe. Das hat mehrere Gründe. Das was mir wirklich wichtig war, die Geschichte der europäischen Trägerraketen und eine Übersicht über alle Trägerraketen, das habe ich geschrieben. Der zweite Antrieb ist, dass es viele Leute gibt die einen Lesen, nicht nur wegen des Verdienst, sondern einfach weil man ja ein Buch für jemanden schreibt. Und da ist es so, dass mein Buch über Lebensmittelkennzeichnung und Zusatzstoffe, trotz des speziellen Themas viel besser läuft als die Raumfahrtbücher. Daher auch jetzt wieder mein Ausflug in diesen Sektor, auch wenn ich mich enorm viel in den letzten Monaten einlesen musste, schließlich ist mein Wissen aus dem Studium inzwischen etwas abgehangen.

Wie geht es weiter: Seit zwei Jahren arbeite ich an der zweiten Auflage des Trägerraketenlexikons (Band 1: US Träger). Ich habe viel ergänzt, Triebwerksdaten, Startlisten, aufgrund von NASA Dokumenten auch Daten aktualisiert und natürlich gibt es neue Träger und einige Projekte die ernsthaft verfolgt wurden (Titan I, Saturn Centaur, Nova....) Das werde ich dann abschließen. Auch hier ist es vor allem schwer einen Abschluss zu finden.

Ich habe ja viele Ideen im Kopf für Bücher - Über die Saturn V, OTRAG, Mercury, ein Raumsondenlexikon ... aber angesichts der Nachfrage, wird das nächste Projekt wohl eher ein Ernährungsbuch sein. Eine Idee habe ich auch schon: "Was sie schon immer über Lebensmittel nicht wissen wollten" - gedacht als eine Sammlung von lockeren Fragen und Antworten in kürzerer Form so wie "Enthält Spinat viel Eisen" oder "Machen Süßstoffe dick?"... Also wenn da jemand Fragen hat, dann her damit. Das ist auch eine gute Möglichkeit ein Buch zu schrieben, ohne dass ich Monate lang ununterbrochen dran bin (mache ich Pausen, dann beginnt bei mir sehr schnell das Vergessen und ich schreibe Dinge doppelt rein, weil ich vergaß, dass ich das schon geschrieben habe). Aber wirklich den Drive Monate an einem Buch zu schreiben und dann festzustellen, dass nur wenige interessiert, den habe ich nicht mehr.

So viel von der Bücherfront - ich nehme an das interessiert nur Arne, denn soweit ich weiß sind alle Käufer von Büchern nicht Besucher der Website und umgekehrt, zumindest ist das mein Eindruck anhand der Rückmeldungen.


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