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Web Log Teil 33 : 31.7.2007-4.8.2007

Dienstag 31.7.2007: Deutsche Sprache, schwere Sprache

Gestern hat sich jemand im Gästebuch verewigt, um eine Antwort an einen Kritiker zu geben, der meine Aufsätze unverständlich und als eine Zumutung empfindet. Vieles was er geschrieben hat, kann ich nur unterschreiben. Ich gebe gerne zu, dass ich die meisten Regeln für die Rechtschreibung vergessen habe, und mich auf die Rechtschreibkorrektur meines Programmes verlasse. Das meiste, was an Patzern aber auffindbar ist, hat seine Ursache aber nicht in den mangelnden Sprachkenntnissen. Sondern wohl eher an meiner Angewohnheit sehr lange Sätze zu machen, und vor allem an dem Fakt, das eine Website ab einer gewissen Größe mehr und mehr Zeit erfordert. In knapp einem Monat werde ich das 9 Jährige Jubiläum feiern können. In dieser Zeit wurden es insgesamt 703 Seiten mit knapp 19 MByte an Text. Ich erwähne dies, damit mal Kritiker eine Vorstellung von dem Umfang haben. Einen Textanteil von 80 % bei den HTML Seiten vorausgesetzt; (Der Rest entfällt auf Tags und Einrückungen) und unter der Annahme, das eine eng bedruckte Din A4 Seite etwa 4000 Zeichen umfasst, entspricht dies insgesamt 3800 Seiten. Also in etwa so viel wie ein mehrbändiges Lexikon an Umfang hat. Das habe ich alleine gemacht und dieses ist auch die Crux daran. Die meisten Fehler kommen dadurch, dass ich beim Surfen im Netz auf etwas stoße. Ein Detail zu einer Raumsonde, ein altes Dokument, oder in letzter Zeit auch Informationen aus alten Büchern. Ich fange dann an, die schon bestehenden Aufsätze zu ergänzen, oder besser die Informationen hinein zuflicken. Denn ich habe nicht die Zeit, jeden Aufsatz dann von vorne bis hinten nochmals Korrektur zu lesen. Ich bin berufstätig und mache das in meiner Freizeit. Weiterhin habe ich seit einem Jahr auch zwei weitere Beschäftigungen: Den Chat mit Freunden aus aller Welt und das Produzieren von Lipsync Videos. So bemerkt man die Flickerei rasch. Es sieht inkonsistent aus, oder manchmal wiederholt es sich auch - wenn ich dieselbe Information mehrmals finde und das Einfügen beim zweiten Mal vergessen habe. Dabei ist die Website schon seit geraumer Zeit eine Baustelle, es gibt eine Reihe von Artikeln die angefangen und nicht fertig gestellt sind, wie die Artikel über astronomische Satelliten, die irgendwann einmal alle besprochen sein sollen und bei denen ich nach und nach neue anfüge oder Skylab wo noch alle Experimente nicht erwähnt wurden. Meine anderen beiden Webseiten verdienen auch eine Aktualisierung und auch dazu komme ich nicht. Warum blogge ich hier so gerne? Es ist so ziemlich die einzige Rubrik, die ich nebenher, in einer Pause machen kann. Ein Raumsondenaufsatz, welcher nur die Sonde beschreibt, ohne viel über die Mission zu erzählen, ist ein Zeitaufwand von 3 vollen Arbeitstagen und ich rede dann wirklich von 8 h Tagen. Der größte Teil ist darauf zu verwenden, die Dokumente, welche man im Netz findet zu lesen. Das eigentliche Schreiben, die Informationen herauszudestillieren und niederzuschreiben ist nur ein kleiner Teil der Arbeit. Das alles mache ich aus Idealismus. Die einzigen Einnahmen, die ich habe, stammen aus der Werbung. Diese Einnahmen, geteilt durch die Stundenzahl die ich investiere, entsprechen etwa einem Stundenlohn von 30-50 ct'''. Wenn ein Lektor für diesen Tarif arbeitet, dann soll er sich bitte melden!

Da sind wir beim zweiten Teil angekommen, der mir am Herzen liegt. Die Verrohung der Sitten im Internet. Würde ich das Gegenstück zur Website im täglichen Leben publizieren, auf einem Print Medium, dann wäre das wohl undenkbar. Stellen sie sich vor, ich stände auf ihrem Marktplatz, mit einem riesigen Stapeln Büchern, jedes 3800 Seiten dick. Jeder der vorbeikommt, bekommt eines geschenkt und dazu noch einen Reklamezettel. Würden sie dann ins Gästebuch reinschreiben, dass sie das Deutsch zum Kotzen finden? Wahrscheinlich nicht, selbst wenn sie dieser Meinung sind. Dazu gehört dann etwas mehr Mut, als im Internet, wo man alles anonym tun kann. Vielleicht würden sie angesichts des Umfang des Buches auch die Arbeit sehen, die darin steckt und die liegt nicht im perfekten Deutsch, sondern in Tausenden von Recherchestunden. Manchmal denke ich mir, ich könnte es auch lassen. In dem Themenbereich der mich am meisten interessiert, nämlich Planetensonden und Trägerraketen ist eigentlich fast alles beschrieben. Es gäbe nur noch neue Missionen zu ergänzen, das ist dann eine Arbeit de ich nebenbei machen kann, denn viele Missionen wird es in den nächsten Jahren nicht geben.

Aber in einem hat der Autor des Gästebucheintrages recht: In der Art, wie man in Deutschland mit Leuten umgeht, die nicht grammatikalisch und orthografisch korrektes Deutsch schreiben: Wie oft habe ich schon Argumentationen gehört, die in etwa so lauteten: "Wenn schon das Deutsch falsch ist, dann müssen die Informationen erst recht falsch sein". Nun, das eine hat mit dem anderen nichts zu tun. Ich habe nur nicht die Zeit und die Lust mich um beides zu kümmern. Solange, ich gebeten werde Fachartikel für das Amsat DL Journal oder Telepolis zu schreiben, solange mir zugetragen wird, dass DLR Experten mit Kopien meiner Raumfahrtaufsätze auf der ILA gesichtet wurden und solange es mindestens zwei Plagiate basierend auf meinen Webseiten gibt (davon eines pikanterweise ein Lehrbuch für Raumfahrtantriebe), solange jucken mich solche Aussagen recht wenig.

Aber es geht ja nicht nur um mich, es sind zahlreiche andere betroffen. Grund dafür ist, dass meiner Meinung nach Deutsch unnötig kompliziert ist. Aber auch ein gewisser Hochmut der "humanistisch" gebildeten auf diejenigen, die mehr mit Naturwissenschaft am Hut haben. Es ist in Deutschland keine Schande, nicht mal Basiswissen in Physik, Biologie und Chemie zu haben, aber wehe man weis nicht einige der Werke Goethes aufzuzählen und mit ein paar Zitaten auf seinen Werken aufzutrumpfen. Diese Menschen die das Deutsche so lieben, haben aber kein Problem zu sagen: "Ich möchte keine Chemie in Lebensmitteln". Das ist sogar, wenn man nur den sprachlichen Teil der Aussage ansieht, Humbug, den Chemie ist die Lehre von der Zusammensetzung der Stoffe und ihren Reaktionen. Der Satz macht also gar keinen Sinn. Naturwissenschaftlich ist es noch größerer Unsinn, den natürlich gehört auch die Natur und ihre Reaktionen zu den Bereichen, welche die Chemie erforscht. Die Biochemie ist sogar ein sehr wichtiges Fachgebiet. Was derjenige sagen wollte, müsste so formuliert werden: "Ich möchte keine Stoffe in Lebensmitteln, die nicht natürlichen Ursprungs sind und die nicht natürlicherweise dort vorkommen". Das ist korrektes Deutsch, aber das klingt nicht so schön. Aber wir wollen doch ganz korrekt sein, liebe Deutschlehrer und Besserwisser gelle? Dabei ist eine naturwissenschaftlich-technische Bildung in der heutigen Berufswelt viel wichtiger als die Kenntnis der deutschen Klassiker oder aller Rechtschreibregeln. Wie viele arbeitslose Germanisten gibt es ? Manchmal habe ich den Verdacht, diese Leute müssen ihren Frust darüber dann an Webseiten wie meiner ablassen.

Ach ja, wegen dem Aufwand der Korrektur, und des sehr kleinen Publikums wird nichts, von dem was ich so schreibe, mal als Buch geben. Aber sie können den Autor indirekt unterstützen, indem sie wenn sie sowieso etwas über E-Bay oder Amazon kaufen wollen, dies über einen Sprung über Link von meiner Seite tun. Für diesen Eintrag habe ich heute fast genauso viel Zeit zum Korrekturlesen investiert wie für das Schreiben. Lohnt sich das?

Mittwoch 1.8.2007: Beutekunst

NofreteteAm Sonntag kam ein Bericht über die Entdeckung der Nofretete und wie sie in das Alte Museum in Berlin kam. Ägypten, oder besser gesagt der Chefarchäologe Zahi Hawass fordert die Büste nun zurück. Das löst natürlich nachdem die Büste nun schon fast ein Jahrhundert in Deutschland ist und auch nach dem Krieg wieder nach Deutschland zurückkehrte hier Widerstand aus. Ich gebe gerne zu, ich kann Herrn Zahi Hawass nicht leiden. Er taucht praktisch in jeder Sendung über Ägypten auf und stellt meiner Meinung nach seine Person zu sehr ins Rampenlicht. Doch davon unabhängig stellt sich allgemein die Frage, was mit den vielen dingen geschehen soll, die von antiken Kulturen in westlichen Museen, vor allem Deutschland, Frankreich und England stehen.

Nun man kann hierzu eine unterschiedliche Position einnehmen. Nehmen wir mal Ägypten: Die Kultur der Pharaonen ist dort seit Jahrtausenden untergegangen. Jahrhundertelang hat man sich nachdem Ägypten islamisch wurde nichts mehr von dieser Kultur wissen wollen (das galt übrigens auch für Griechenland als es zum osmanischen reich gehörte) und hat was man fand praktisch genutzt: Steine zum Bauen, Mumien wurden zu Öl verarbeitet. Erst Anfang unseres Jahrhunderts gab es ein erneutes Interesse an der eigenen Vorgeschichte und die bisher wilden Grabungen (und oft auch Plünderungen) wurden reglementiert. Ich denke vieles was aber heute in Museen in Europa steht wäre wohl ohne die Archäologen für immer verloren oder würde in einer Vitrine eines Sammlers gelandet sein.

Der Wunsch nun die Stücke zurück zu bekommen ist verständlich, genauso wie Deutsche Beutekunst gerne von Russland zurück haben wollen. Die Situation ist natürlich anders gelagert: Die Stücke wurden nicht einem Land entrissen sondern (größtenteils, gerade bei der Nofretete umstritten) mit Erlaubnis der damaligen Machthaber exportiert, die damals nichts damit anfangen konnten oder wollten.

Weiterhin leben wir in Deutschland in einem Land, in dem die Einwohner früher sehr wenig hinterließen. Germanen und Kelten haben keine Monumente gebaut und waren keine frühe Hochkultur. Das einzige was wir von ihnen haben sind Grabbeigaben und wenn diese spärlichen Reste nun in russischen Magazinen gehortet werden anstatt in deutschen Museen ausgestellt werden, dann liegt ein anderer Fall vor als in Ägypten, wo Zahi Hawass alleine 14 neue Museen plant. Sagen wir es mal konkret: Ägypten hat genug archäologische Fundstücke aus 3 Jahrtausenden als Weltmacht um noch mehr Museen zu füllen. Trotzdem war ihnen der Tempel Abu Simbel als der Nasser Staudamm gebaut wurde nicht sooo wichtig, als dass man deswegen dieses Projekt hätte woanders durchgeführt. Man hat einfach den Tempel zersägt und woanders aufgebaut. Ein netter Umgang mit seiner Geschichte....

In Europa gibt es dagegen wenig ägyptische Kunst und die soll nun also auch noch verschwinden? Das zweite ist das Öffentlichkeit und Archäologie zweierlei Dinge sind. Ich denke für die Öffentlichkeit reichen auch gute Nachbildungen. Es geht darum zu sehen was die Ägypter geleistet haben und weniger darum des Original auszustellen. Das ist in anderen Dingen doch auch so. Wer bei uns einen Dinosaurier anschaut wird, wenn er nicht gerade einen Saurier aus der Trias vor sich hat eine Kopie vor sich haben. Deutschland war während des Juras und der Kreidezeit eine Seelandschaft. Da gab es keine Dinosaurier. Auch ist bei solchen Skeletten es üblich zu rekonstruieren indem man Knochen aus Gips nachbildet oder durch Teile anderer Funde ein Skelett ergänzt. Auch bei archäologischen Funden ist es üblich fehlende Teile von Vasen zu ergänzen oder bei dingen wie der Ausrüstung von Ötzi, eine Nachbildung aus der heutigen Zeit zum Vergleich anzugeben. Ich halte das für richtig und wenn ich etwas über eine alte Kultur lernen will geht es vielleicht besser mit einer Rekonstruktion als mit einem Trümmerfeld von Originalteilen. Heute ist es möglich mit dem Computer durch eine Rekonstruierte antike Stadt zu gehen, während die Stadt heute eben nur noch aus einer Reihe von Resten der Grundmauern besteht. Selbst bei noch so viel Phantasie kann ich mir da nicht vorstellen wie diese mal früher aussah.

Das zweite sind die wissenschaftlichen Untersuchungen. Damit man die Fundstücke optimal erhalten kann sollte man sie in kontrollierter Umgebung aufbewahren. Selbst Keramik wie die Nofretete kann durch Feuchtigkeits- und Temperaturschwankungen Schaden nehmen, wenn Farbe abplatzt. Beim Ötzi ist das Dilemma am deutlichsten und das Entsetzen der Wissenschaftler war enorm als Italien den Ötzi in einem Museum ausstellen wollte wo man trotz Bemühungen eben nicht die gleichen Bedingungen wie im Lager gewährleisten kann. Auch dies spricht dafür den Besuchern nur Repliken zu zeigen. Dann ist es eigentlich egal wo die Statue ist. Wichtig ist nur dass man sie umfassend untersuchen kann. Dann sollte aber zählen wo man dies am besten kann. Wenn ich dann immer wieder höre, dass ägyptische Mumien zu Röntgen, Kernspin oder anderen nicht destruktiven Untersuchungen nach Europa eingeflogen werden, dann habe ich meine begründeten Zweifel, dass Ägypten so ein guter Platz für die Nofretete ist.

Warum will Zahi Hawass und Ägypten so viele Dinge zurück haben? Weil man 14 neue Museen plant, alleine bei Gize soll eines für 500 Millionen US-$ Baukosten entstehen. Eine Menge Geld für ein nicht so reiches Land. Ich wüsste nicht das jemand bei uns solche Summen für Museen ausgibt. sind nun die Ägypter geschichtsbewusst geworden? Nein natürlich nicht. Es geht um Kommerz. Die Museen sollen von ausländischen Touristen besucht werden. Sie sollen die Museen finanzieren und sie sollen mehr Geld ins Land bringen, denn irgendwo übernachten und Essen müssen sie ja auch. Dazu braucht man Glanzstücke und wenn man diese aus europäischen Ländern bekommt so hat man zwei Fliegen mit einer klappe geschlagen: Die Touristen müssen nach Ägypten kommen um die Nofretete zu bewundern und können dies nicht mehr in ihren Heimatländern tun wo man keine Einnahmen hat.

Donnerstag 2.8.2007: Solarzellen - Kann man damit den Strom decken?

Irgendwann werden die fossilen Brennstoffe weg sein, Atomkraftwerke wollen wir auch nicht (und das Uran hält nach verschiedenen Schätzungen auch nicht länger als etwa 200 weitere Jahre, allerdings kann man Plutonium erbrüten und so es deutlich "strecken"). Was gibt es an Alternativen? Natürlich Wind- und Wasserkraft, eventuell auch das Verbrennen von Biomasse, doch wird man letztere wohl besser zur direkten Heizung nutzen wollen. Von allen alternativen Energieformen ist die Solarenergie die wohl ausbaubarste. Wind ist nicht überall verfügbar und unterliegt starken Schwankungen. Hier ist noch einiges Möglich im Küstenbereich und im Meer, aber sicher nicht mehr als eine Verdopplung. Wasserkraft wird weitgehend am Maximum dessen was möglich ist genutzt. Man kann schließlich nicht alle Schifffahrtswege mit Staustufen zupflastern. Es bleibt also nur noch die Solarenergie. Ich will mich daher heute mal damit befassen. Zuerst einmal einige Abschätzungen.

Damit wir wissen wovon wir reden: Der Stromverbrauch der BRD betrug im Jahre 2006 insgesamt 636 TWh. Davon entfielen auf erneuerbare Energien 59 TWh, der größte Anteil davon mit 47 TWh auf Wind und Wasser.

Es ist zu rechnen, dass man Wind ausbauen wird können auf vielleicht 10-20 %, vor allem mit Off Shore Anlagen. Andererseits wird man sowohl bei Wind, wie auch bei Solarenergie den Strom zwischenspeichern müssen, z.B. durch Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse wenn es zu viel Strom gibt und durch Erzeugung von Wasser in Brennstoffzellen aus dem Wasserstoff in der Nacht wenn keine Sonne scheint. Die Umwandlungsverluste bei beiden Prozessen betragen etwa 20 %, so dass man eher mehr Strom erzeugen muss als heute. Nehmen wir mal eine runde Zahl von 700 TWh an die durch Solarzellen gedeckt werden soll. Was kommt da auf uns zu:

Investitionskosten. In der Wikipedia fand ich als günstigste Solarzellen polykristalline Zellen mit Preisen von 3 Euro/Wh Leistung. Bei etwa 1550 Sonnenstunden pro Jahr (Durchschnitt BRD) benötigt man so eine installierte Leistung von 451 GW, was einem Investitionsaufwand von 1354 Milliarden Euro zu heutigen ökomischen Bedingungen entspricht. Selbst wenn man dann berücksichtigt, dass danach keine weiteren größeren Kosten entfallen ist dies enorm viel. Nimmt man an, das man dieses Kapital nicht verzinsen müsste und keine Wartungskosten anfallen würden (eine unrealistische Annahme), so würde eine erzeugte kWh 0.11 Euro kosten, wenn man die Solarzellen 20 Jahre lang betreibt und ihr Wirkungsgrad in dieser Zeit auf 80 % abnimmt. So gesehen sind Solarzellen nicht so ungünstig. In der Realität wird man das eingesetzte Kapital verzinsen müssen und natürlich fallen Wartungsarbeiten an. Kosten für die Speicherung von überschüssigem Strom werden auch noch entstehen. In der Praxis wird eine so erzeugte Kilowattstunde dann mehr kosten also heute. Als Lebensdauer werden heute mindestens 25-30 Jahre angegeben, so könnte über eine längere Frist dann vielleicht der Preis heutiges Niveau erreichen.

Der Flächenbedarf: Polykristallines Silizium hat einen Wirkungsgrad von 10-15 %. Die Sonneinstrahlung ist stark Jahreszeiten- und Wetterabhängig, aber nach Wikipedia ist der Durchschnittswert über das ganze Jahr (Tag und Nacht) bei 110 W/m². Man braucht dann also um 700 TWh Energie zu produzieren bei einem mittleren Wirkungsgrad von 12.5 % eine Fläche von 5812 km².Sas klingt zuerst nach viel. Doch alleine die benutzte Siedlungsfläche beträgt nach dem statistischen Bundesamt 24047 km². Dazu gehören natürlich auch Gärten. Die Verkehrsfläche liegt bei 17538 km². Würde man also nur jede dritte Straße mit Solarzellen abdecken, so könnte man alle Solarzellen unterbringen.

Auf den ersten Blick sieht das also gut aus. Die Fläche dafür haben wir, wir müssen anfangs enorm investieren, sparen dann aber später beim Strompreis. doch jetzt kommt das große Aber....

Die Sonneneinstrahlung ist extrem ungleichmäßig und kann zwischen 50 W/m² im Winter bei stark bewölktem Himmel und 1000 W/m² im Sommer schwanken. Für die Nacht müssen wir sowieso Strom speichern. Mit Akkus ist das nicht zu machen. Ein Akku speichert gerade mal je nach Typ 100-200 Wh/m², man bräuchte Unmengen davon. Die heute wohl sinnvollste Möglichkeit ist Wasserstoff zu erzeugen und später bei der "Verbrennung" dessen in einer Brennstoffzelle wieder Wasser zu erzeugen. Das macht man am besten Zentral, denn man braucht dann riesige Druckgastanks. Da im Winter selbst unter besten Bedingungen nur die Hälfte der Sonneneinstrahlung des Sommers bei uns ankommt, wird man wohl einen größeren Teil der erzeugten Energie speichern müssen, nämlich mindestens etwa ein Sechstel. Wir reden also von etwa 120 TWh die wir speichern müssen. Erzeugen wir daraus Wasserstoff sind dies 3021.000 t Wasserstoff, die bei 200 Bar Druck gelagert 170 Millionen m³ Volumen haben. Baut man 100 m große kugelförmige Gastanks, so braucht man etwa 325 Stück davon. Diesen Teil wird wohl immer noch ein Energiekonzern erledigen müssen, der natürlich daran auch verdienen möchte.

Die Schätzung war bislang konservativ, ohne Berücksichtigung des Leistungsverlustes von 20 % in 20 Jahren (Kompensation durch Energiesparen) und hohen Wirkungsgraden bei Elektrolyse und Verbrennung. Auch Lagerverluste wurden nicht berücksichtigt. In der Realität duften diese aber gegeben sein und wenn man wirklich Elektroautos bauen will oder Hybridantriebe so wird man eher noch mehr Energie benötigen.

Was gibt es an Alternativen? Für Gegenden mit konstantem Sonnenschein sind solarthermische Kraftwerke interessant: Spiegel bündeln die Sonnenenergie auf eine Turmspitze. Dort wird ein Arbeitsmedium hoch erhitzt. Dieses treibt dann eine konventionelle Turbine an mit den dort üblichen Wirkungsgraden die bei den hohen Temperaturen wesentlich höher als bei Solarzellen liegen. Eine Versuchsanlage in Jülich erzeugt 1.5 MW bei Investitionen von 21.7 Mill Euro, ist also erheblich teurer als Solarzellen (14.4 Euro/Watt gegenüber 3 Euro/Watt). In Spanien ist eine größere Anlage mit 11 MW bei dem dortigen Klima konkurrenzfähig (11 MW Leistung 40 Mill Euro Kosten). Denkbar ist jedoch dass man diese Anlagen noch im Preis stark senken kann, denn anders als Solarzellen sind Spiegel recht preiswert. Das Problem ist, dass anders als eine Solarzelle die auch bei bedecktem himmel noch eine gewisse Leistung abgibt diese nur bei richtigem Sonnenschein funktionieren.

Eventuell sind aber auch hier dezentrale Lösungen interessant: Solarteichkraftwerke haben zwar nur einen sehr geringen Wirkungsgrad (theoretisch maximal 15, praktisch weit darunter) und erfordern daher wie Sonnenzellen große Flächen, aber sie sind dezentral montierbar und sehr preiswert und wurden schon für Entwicklungsländer vorgeschlagen. Ein Vorteil dieser ist, dass man die erzeugte Wärme auch zum Heizen oder Warmwasseraufbereitung nutzen kann.

Die idealste Lösung, aber leider wegen der Leitungsverluste nicht machbar wäre es die Hälfte der installierten Leistung in der australischen und chilenischen Wüste zu  stationieren. Warum? Nun weil sich die Erde dreht ist dort gerade Tag wenn bei uns Nacht ist Chile ist 6 Stunden von uns weg und kann so den Spätabend abdecken, Australien ist 8 Stunden früher dran und kann die Nacht und den Vormittag abdecken. Da beide Gegenden auf der Südhalbkugel liegen ist dort auch die maximale Sonneneinstrahlung wenn bei uns Winter ist.

Man sieht also: es wird schwierig werden, teuer und wahrscheinlich wird es unsere bisherige Art wie wir Strom erzeugen und verbrauchen revolutionieren. Aber: es ist nicht unmöglich.

Freitag 3.8.2007: Wie billig kommt man in den Weltraum?

Eine gute Frage, denn schließlich hat es ja in den letzten Jahrzehnten eine Menge Versuche gegeben die Startkosten zu minieren. Der Space Shuttle sollte alles viel billiger machen, ist aber heute die teuerste Möglichkeit Nutzlasten zu starten. Gerade das Gegenteil passierte bei kommerziellen Starts: Nimmt man die Startkosten und korrigiert den Anstieg der Inflation, so ist heute eine Ariane 5 weitaus preiswerter als eine Ariane 1 vor 25 Jahren. In absoluten Zahlen ist sie aber immer noch teuer mit Startkosten von 7000 Euro pro Kilo.

Das billigste Transportmittel um Nutzlasten in den Orbit zu transportieren ist es keine Rakete zu benutzen. Nach heutigem Stand der Technik dürfte dies über Beschleunigung durch elektrische oder magnetische Felder am besten gehen. Immer wieder propagiert werden auch Kanonen gigantischer Länge. Immerhin: Gerald Bull, der diese Technologie nach dem zweiten Weltkrieg entwickelte und für den Irak an einer "Babylon" Kanone baute erreichte in den sechziger Jahren mit mehrfach verlängerten 40 cm Kanone eine Höhe von 180 km, was einer Geschwindigkeit von 1890 m/s entspricht (in Wirklichkeit höher, da natürlich noch der Luftwiederstand dazu kommt). Diese Kanone wog 100 t und hatte eine Länge von 36 m. Vorgänger dieser war die V-3 aus dem zweiten Weltkrieg, die nie fertig gestellt wurde. Sie sollte bei 140 m Länge ein 0.15 m dickes und 140 kg schweres Geschoss auf 1500 m/s beschleunigen. Das entsprach einer Reichweite von 165 km. Schon vorher kam man bei Berechnungen zu dem Schluss das eine 900 m lange Kanone, welche einen Vakuumverschluss hat ein Projektil auf Fluchtgeschwindigkeit bringen kann.

Das ist beeindruckend, doch für einen Orbit fehlen da noch 6000 m/s und da die Rohrlänge linear mit der Beschleunigungsstrecke anwächst braucht man eine enorm lange Kanone. Bull arbeitete später für den Irak an einer "Babylon 2" Kanone - Eine Kanone von 156 m Länge und 1 m Durchmesser welche mit 9000 kg Pulver ein Projektil von 600 kg Gewicht über eine Entfernung von 1000 km oder 2000 kg in eine suborbitale Bahn bringen sollte. Dort wäre ein Raketenmotor gezündet worden, welche dann einen Orbit erreicht hätte. Das entspricht einer Beschleunigung von 600 kg auf 6080 m/s oder 2000 kg auf 3800 m/s. Mit einem Raketenmotor hätte man dann 200 kg in eine Orbitalbahn befördern können für einen Preis von 120.000 Dollar pro Schuss oder 600 Dollar pro Kilogramm Nutzlast.

Gerald Bull wurde 1990 von israelischen Geheimagenten ermordet. Später fanden UN Inspektoren die teilweise fertiggestellte Kanone und ließen sie zerstören.

Eine Kanone ist zwar preiswert zu bauen, ein kürzlich proklamierter Vorschlag geht von 157 Millionen USD Investitionskosten für eine Kanone aus, welche eine Nutzlast auf "fast" Satellitengeschwindigkeit bringt, so dass man nur noch einen kleinen Antrieb von etwa 1/3 der Startmasse braucht. Doch die Belastung ist sehr hoch und der Sprengstoff ist auch nicht gerade billig.

Es geht, wenn es nur um die Energiekosten geht noch billiger: Mit der Beschleunigung mittels Magnetfelder / elektrischer Felder. das ist im Prinzip das gleiche Prinzip wie bei einer Magnetschienenbahn. ein metallener Körper wird berührungslos beschleunigt indem ein Magnetfeld / elektrisches Feld über eine Beschleunigungsstrecke verschoben wird. Das wird heute schon benutzt um Projektile zu beschleunigen z.B.. um Meteoritenaufschläge zu simulieren.

Im Prinzip kann man mit einer "Railgun" unter dieser Bezeichnung laufen die Antriebe das gleiche wie bei einer normalen Kanone, nur ist man flexibler und der Treibstoff ist elektrischer Strom. Eine ESA Studie ergab dass man für 50 Millionen Euro eine Railgun von 180 m Länge bauen kann die 60 kg in einen Orbit transportiert. 20 kg sollen davon Nutzlast sein, der Rest Schutz und antrieb. Als Kosten fallen nur die Stromkosten von 3.5 GJ an, das sind etwa 1000 kWh elektrische Energie, also heute für etwa 200-250 Euro zu haben. Das entspricht phänomenal günstigen 10-13 Euro pro Kilogramm Nutzlast (in der Praxis wegen der Projektmasse und des Antriebs natürlich doch höher).

Vor allem aber kann man anders als bei Kanonen die Beschleunigung kontrollieren. Die 180 m sind die minimale Länge, doch man kann eine solche Railgun auch länger bauen. Je länger die Beschleunigungsstrecke ist desto geringer die Beschleunigung und desto mehr Anwendungsmöglichkeiten gibt es. Die 180 m Railgun erreicht 6000 m/s Geschwindigkeit in 60 m/s, beschleunigt also mit mehr als 10000 facher Erdbeschleunigung. Das überstehen nur robuste Gegenstände.

Je langsamer man beschleunigt, desto mehr Strecke braucht man. Mein Lieblingsbeispiel ist das der Kilimandscharo. Er ist ein isolierter erloschener Vulkan in Afrika. Er erhebt sich bis 5895 m Höhe, 4000 m über ein Hochplateau von 1800 m Höhe. Baut man an seiner Flanke eine Beschleunigungsstrecke im 30 Grad Winkel so hat man schon eine Strecke von 8000 m - Gegenüber der 180 m Kanone geht die Beschleunigung auf 450 g zurück. Für Gold legt man in Südafrika bis zu 3900 m tiefe Minen an - Verlängert man die Stecke bis in diese Tiefe so hat man eine Höhendifferenz von 8000 m und eine Beschleunigungsstecke von 16000 m im 30 Grad Winkel .- Entsprechend "nur" noch 200 g Beschleunigung.

Die Investitionskosten für eine solche Anlage wäre natürlich erheblich größer - allerdings wegen der geringeren Beschleunigung auch der Einsatzbereich. Trotzdem wird sie wohl nie gebaut werden. Was kann man realistisch erweise so starten? Keine Satelliten im heutigen Sinn, die sind vielleicht für 10g ausgelegt aber nicht für 200. Wahrscheinlich Materialen, Werkezuge, Rohstoffe. Diese werden im Orbit dann benutzt um dort irgend etwas herzustellen, was man auf der Erde schwer herstellen kann wie Einkristalle oder Legierungen von Metallen sehr unterschiedlicher dichte. Solange es aber keine Fabrik im Orbit gibt wird dies immer ein Zukunftstraum bleiben....

Samstag 4.8.2007: Phoenix

PhoenixHeute startete Phoenix zum Mars. Für die breite Öffentlichkeit ist Phoenix nur eine weitere Raumsonde zum Mars (schließlich starten seit 1997 bei jedem Startfenster das sich alle 26 Monate öffnet) eine oder mehrere. Für den mit Raumfahrt vertrauten aber eine besondere. Der Name Phoenix drückt es schon aus: Es ist eine wiedergeborene Raumsonde. Alles begann 1992 als die NASA unter ihrem damaligen Administrator einen neuen Kurs einschlug: Kleinere Raumfahrtprojekte sollten in kürzerer Zeit fertiggestellt werden und billiger werden. Man hoffte damit der Kritik zu begegnen, dass Planetensonden (aber auch Satelliten) immer teurer werden und vor allem dadurch auch das Risiko eines Ausfalls steigt. Weiterhin kam es zu einer Rückbesinnung auf den Mars. Die ersten beiden Raumsonden: Mars Global Surveyor (MGS) und Pathfinder hatten noch nicht viel mit diesem Projekt zu tun. MGS war aus den Resten des 1993 verlorenen Mars Observers gebaut worden und Pathfinder war eine Raumsonde zur Technologieerforschung wie der direkten Landung ohne einen Orbit einzuschwenken, die Landung mit Airbags oder dem Testen eines Rovers.

1998 sollten dem dann die beiden ersten Sonden des neuen "Discovery" Programmes folgen: Der Mars Polar Lander (MPL) und der Mars Climate Orbiter (MCO). Gegenüber den Sonden von 1996 mussten diese schon erheblich im Budget zurückstecken, insbesondre der Lander sollte aber erheblich mehr leisten als Pathfinder. Beide Sonden gingen innerhalb weniger Wochen beim Mars verloren. Beim MCS fand man die Ursache innerhalb eines Tages: Ein Navigationsfehler hatte die Sonde zu nah an den Mars heran gesteuert. Beim MPL wusste man nicht woran es lag, da er während der Landung keine Funkverbindung mit der Erde hatte.

Zu diesem Zeitpunkt wurde an den beiden Sonden die 2001 starten sollten schon gearbeitet und sie wurden montiert. Die Landesonde die noch keinen offiziellen Namen hatte sondern unter der Projektbezeichnung "Mars Surveyor 2001 Lander" lief ist Phoenix. Als man sie im Februar 2000 eingehenden Tests unterzog entdeckte man, dass ein Fühler der den Bodenkontakt anzeigen sollte widersprüchliche Werte lieferte, sobald die Landebeine ausgefahren waren aber noch nicht in ihrer endgültigen Position eingerastet waren. Dies konnte der Bordcomputer als Bodenkontakt interpretieren und das Raketentriebwerk abstellen. Da der Lander sehr viele Teile des MPL verwendete, sowohl von der Raumsonde selbst wie auch von den Experimenten schaute man natürlich nach ob dies nicht auch beim MPL der Fall war - und dies war gegeben. Dort hatte man aber den Sensortest nicht durchgeführt und diesen Fehler nicht bemerkt.

In der Folge kam es zu einer Umstrukturierung des Discovery Programmes. Auch der MCO war verloren gegangen weil ein Fehler über Monate nicht bemerkt wurde - das Team das sich um den Orbiter kümmern sollte war zu klein und es fehlten erfahrene Leute. Fehlende Tests verursachten auch den Ausfall des MPL. Nun bewilligte man für den 2001 zu startenden Orbiter mehr Geld, das jedoch von irgendwo herkommen musste. Es gab nur eine Möglichkeit: Den Lander. Als er fertiggestellt wurde, wurde er nicht gestartet sondern eingelagert. Die kosten für die Trägerrakete und Missionsdurchführung bekam der Orbiter zugeschrieben, der bis heute den Mars umkreist.

Damit wurde der Lander erst einmal vergessen. Für 2003 war schon der Start der beiden Rover geplant und diese wurden teurer als geplant. 2005 sollte dann wieder ein Orbiter folgen und für 2007 bewarb man sich nun um die Raumsonde doch noch zu starten. Da Phoenix schon fertig gebaut war fiel die Entscheidung der NASA leicht. Technologisch ist Phoenix ein Zwitter. Die meisten Experimente und Hardware stammen vom Mars Polar Lander. Schon die Mars Surveyor 2001 Lander Sonde war nur eine evolutionäre Verbesserung dessen. Man nutzte allerdings die Zeit und die neue Finanzspritze um Details zu verbessern. Auffälligstes Detail sind neue CCD Chips für die Kamera mit 1024 x 1024 Pixeln anstatt 256 x 256. Da die alten von Deutschland stammten (die damals für Huygens einen Satz CCD Chips kauften und davon nur einen Teil brauchten, so dass man damit auch die Kameras der Landesonden von 1996-2001 bestückte) schwindet der deutsche Anteil an Phoenix zusammen, nun stammt nur noch die Kamera am Roboterarm von Deutschland. Internationale Kooperation findet sich auch in anderen Instrumenten die von der Schweiz und Kanada stammen.

Phoenix ist nun seit heute unterwegs und wird im Mai 2008 landen. Man hat aus dem Fehler von Mars Polar Lander gelernt und überträgt Daten bei der Landung. Da allerdings die amerikanischen Orbiter sich in niedrigen Umlaufbahnen befinden wird die ESA mit ihrem Mars Express Schützenhilfe leisten und Funksignale auffangen und zur Erde weiterleiten. Mars Express könnte auch die Daten übermitteln, doch das wird nicht nötig sein. derzeit hat die NASA zwei Orbiter am Mars welches dies durchführen könnten.


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