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Web Log Teil 361: 12.12.2013 -

12.12.2013: Ein neues Buch, weniger alte und ein Monitor ist kein Monitor

So heute mal wieder einen kleinen Statusbericht. Ich bin gerade am Fertigstellen des Buchs "Alles was sie schon immer über Ernährung wissen wollten". Eigentlich hieß es über ein Jahr lang "Alles was sie schon immer nicht über Ernährung wissen wollten", Aber zum einen kann ich das bei der Easy Cover Gestaltung von BOD nicht umsetzen (kein kursiv möglich) und auch in den Beschreibungen in den Katalogen geht kursiv nicht. Das "nicht" in Klammern zu setzen gefiel mir aber optisch nicht. Da ich bei den anderen Ernährungstiteln feststellte, dass andere Autoren eher reißerisch und zumindest nicht bescheiden in ihrer Formulierung sind habe ich mich entschlossen, das "nicht" einfach wegzuwerfen.

Ich setze große Hoffnung in das Buch, denn ich denke es ist von der Thematik her das, das den bisher größten Kreis an potenziellen Lesern anspricht. Ab nächsten Jahr wird dann die Bücherzahl abnehmen. Denn dann laufen die ersten Verträge aus. Die ersten drei Bücher habe ich ja schon als Neuauflage erneut publiziert und so die Verträge verlängert. Aber ab Juli laufen die Verträge für europäische Trägerraketen 1 und die beiden Raketen Lexika aus. Zumindest Band 1 über US-Trägerraketen werde ich nicht verlängern. Es gibt einen besseren und ausführlicheren Nachfolger. Bei den anderen entscheide ich nach Verkaufszahlen, ob ich den Vertrag halte. Eine Kündigung ist dann mit 3-Monatsfrist möglich.

Wie hier schon mehrfach geschrieben, fahre ich es mit den Büchern zurück. Derzeit ist nur eines in der Mache und das ist noch weit von einem Veröffentlichungstermin entfernt, eine Einführung in die Ernährungslehre ohne Formeln, Reaktionsgleichungen und medizinischem Fachformular. Danach könnte ich mir einen weiteren Band der Computergeschichten vorstellen, nur eben nicht über den PC, sondern den Computer selbst. Das mache ich aber abhängig von den Verkäufen. Die Bücher zu machen, ist eine Herausforderung und vieles mache ich auch aus Eigennutz, denn man lernt eine ganze Menge hinzu. aber ich will auch gelesen werden und Rückmeldung bekommen ob sie anderen Leuten gefallen. Bei den Raumfahrtbüchern läuft das eher mau. Daher konzentriere ich mich auf den Bereich der einigermaßen gut läuft und selbst da reicht ein neues Buch pro Jahr, anstatt wie bisher zwei bis drei.

Dann habe ich mir am Freitag bei ALDI einen neuen 24 Zoll Monitor gekauft. Hintergrund war das ich etwas mehr Platz haben wollte und so meinen 19 Zöller Zweitmonitor ersetzen. Daneben kann man den Raspberry Pi nur an einer HDMI Schnittstelle anschließen, was derzeit nur bei meinem größeren Primärbildschirm möglich war. Als ich ihn anschloss fiel mir sofort auf, wie viel heller und brillanter er war. Mein alter Samsung 240 ist von 2009. Trotz Versuche der Justage bekam ich den Samsung nicht so brillant und auf der anderen Seite wollte ich den neuen nicht runterregeln, weil mir das Bild viel besser gefiel. Der alte hat noch Leuchtstoffröhren und die haben in 5 Jahren wohl viel an Leuchtkraft verloren.

Das Ende vom Lied - ich habe mir am Montag einen zweiten gekauft. Schade ist nur, das die neuen nur 1080 Pixels in der Höhe haben. Der alte hatte 1200. immerhin habe ich nun zwei identische.  Von mir aus könnten sie deutlich höher sein, zumal ich zwei im Querformat habe. Warum hat man das 4:3 Format aufgegeben? 1920 x 1440 Pixel das wäre doch ein tolles Format und würde zumindest meinen Sehgewohnheiten mehr entsprechen. Besser für den Zweimonitorbetrieb wäre sogar das 1:1 Format (1920 x 1920 Pixel, oder wenn man die Seiten verkleinert: 1440 x 1440 Pixel, das sind gleich viele wie bei 1920 x 1080. Stattdessen geht der Trend zu immer breiteren Bildschirmen. Nun gibt es schon 21:9 Bildschirme, das ist das Format für Kino. Okay, für einen Fernseher mag das Sinn machen (wenn man noch die Übertragungsnorm anpasst oder zumindest für DVD/Blueray), aber für einen Computermonitor? Sinnvoll wäre es nur wenn es ein riesiger Bildschirm wäre, der dann zwei 24 Zöller ersetzt. doch das wäre dann ein 44,5 Zoll Monster.(3840 x 1680 Pixel). Stattdessen gibt es die als 27 oder 29 Zöllern, die man dann nicht nebeneinander stellen kann.

Ich habe irgendwo mal gelesen, das das 16:9 Format sich durchgesetzt hat, weil es kompatibel zu den Fernsehern ist. Nur denke ich, dass heute die meisten Fernseher deutlich größer als Monitore sind. Die meisten fangen bei 32 Zoll aufwärts an. Also könnte man sich davon lösen und wieder Bildschirme machen die sich besser für Textverarbeitung und Browsen eignen wo der Inhalt höher als breit ist.

13.12.2013: Nummer 3

Wir haben derzeit einen sehr interessanten Wettlauf, auch wenn es keiner ist. China steht vor der Landung von Chang'E-3 und Indien hat ihren Mars Orbiter auf eine Bahn zum Mars gebracht. Beide Projekte konkurrieren nicht, denn China hat keine Planetensonde in der Planung. Doch sie sind symbolisch für eine Trendwendung. Am auffälligsten ist die Entwicklung bei China. China hat seit Jahren rapide ansteigende Startziffern, dabei mit relativ wenigen Ausfällen (jetzt gerade wieder einer, aber insgesamt waren es wenige in den letzten 10 Jahren). 2011 überholte China erstmals die USA bei den Startzahlen. Dieses Jahr sind es weniger Abschüsse, bislang 14 Starts, nachdem es 2013 noch 20 waren.

Dabei handelt es sich um einen bunten Mix - Erdbeobachtungssatelliten und Wettersatelliten, Kommunikationssatelliten und der Aufbau eines GPS Systems. Nicht vergessen darf man die bemannten Ambitionen, auch wenn es da wenig neues gab. Die Ambitionen in der Planetenforschung erstreckten sich bisher hauptsächlich auf den Mond Chang'E-3 ist die dritte Mission zum Mond. Die Steigerung ist erkennbar: Chang E-1 arbeitete verhältnismäßig kurz und stürzte wohl Am Ende der Mission auf den Mond. Chang E'-2, deutlich schwerer und mit weiterentwickelten Instrumenten verließ nach ihrer Primärmission die Mondumlaufbahn (wofür man relativ viel Treibstoff mitführen muss) und passiert nach Erreichen des L-2 Librationspunktes den Asteroiden Toutaris, auch wenn man mit den Primärinstrumenten dort keine Daten gewinnen konnte. Das zeigt schon die Ambitionen, denn so übt man interplanetare Missionen ein. Nun steht die Mondlandung mit Chang E'-3 an, wieder eine neue Mission. Zu den Planeten sollte bisher nur Yinghuo-1 als Sekundärnutzlast von Phobos Grunt gelangen.

Indien geht nach Chandrayaan-1 als Mondmission nun die Mars Orbitermission an. Anders als bei China gibt es zumindest einige Details über die Sonde. Aus diesen und auch der Missionsbeschreibung wird klar, dass es sich um eine Ingenieurssonde handelt. Es geht also weniger um wissenschaftliche Daten zu gewinnen, sondern darum den Mars zu erreichen. Während Chinas Fortschritte sehr deutlich sind, tritt Indien seit Jahren auf der Stelle. Nach etwas durchwachsenem Einstand gelang es die PSLV zu entwickeln, die inzwischen Indiens Standardträger ist und schon zahlreiche ausländische Satelliten startete. Der Schritt zur nächstgrößeren Rakete, der GSLV, verlief jedoch steinig. Die Rakete verwendet in Lizenz gebaute Viking Triebwerke und die Oberstufe wird von Russland für die ersten Exemplare gestellt. Doch gerade als Indien ihre eigene Stufe einsetzte scheiterten die Starts und seitdem wurden die Flüge verschoben. Von einer Mark-III Version die sie ablösen soll ist auch keine Rede mehr. Genauso still ist es um ein bemanntes Programm geworden. China setzt seit langem die aus ICBM entstandenen CZ 2-4 Träger ein. Auch wenn dies nach vielen Trägern aussieht scheint es mehr ein System der Kombination weniger Triebwerke und Stufen zu sein. Die lange Marsch 5 ist seit Jahren in der Entwicklung, lässt aber auf sich warten.

Chinas bemanntes Programm kann man kontrovers diskutieren. Zum einen sind natürlich Parallelen zum früheren russischen Raumfahrtprogramm unübersehbar. Das Raumschiff basiert auf der Sojus und auch die "Raumstation" sieht wie eine verkürzte Saljut aus. Mehr als Kurzzeitmissionen scheinen auch noch nicht möglich zu sein und die Schritte verlaufen relativ langsam. Auf der anderen Seite ist bemannte Raumfahrt primär ein Prestigeprojekt und wenn man nur bemannt im Weltraum sein will, Erstleistungen wie Weltraumspaziergang oder eine Raumstation aufweisen will, dann geht es sicher nicht billiger als wie sie es derzeit durchführen.

Was bei beiden Nationen auffällt ist wie behutsam die Schritte verlaufen, langsam, aufeinander aufbauend. Das scheint asiatische Einstellung zu sein, denn auch bei Japan waren die meisten ersten Raumsonden nur als experimentell gekennzeichnet. Das unterscheidet sie von den USA, Russland und der ESA. Eigentlich kann man nur letztere als Vergleich nehmen. Europas erste Raumsonde Giotto war nicht experimentell. Sie war eine Raumsonde die sogar ziemlich riskant war. Sie flog durch den Schweif von Halley, einem der aktivsten Kometen, nicht weit von der sonne entfernt wie Stardust, sondern nahe der sonne. Das war eine riskante Kamikazemission. Die nächsten Missionen führten dann zu Jupiter, Saturn. Die Missionen zu Venus und Mars sind vollinstrumentierte leistungsfähige Orbiter, keine Ingenieursmissionen.

Was ist der Grund für diese Vorsicht? Nun man kann nur spekulieren. Ein Grund für beide Nationen könnte sein, das die eigene Hardware nicht qualifiziert für lange Missionen ist. Indien setzt im Bordrechner eine Variante des MA1750A Prozessors ein. Dieser Chip wurde vom US Militär als Standard Prozessor für Lenkwaffen in den Achtzigern entwickelt. Er hat auch in der Raumfahrt ein langes Leben, so setzten ihn Rosetta, Venus und Mars Express ein. Die beiden letzteren weil sie die Elektronik von Rosetta übernommen haben, Rosetta weil die Entwicklung schon 10 Jahre vor dem Start erfolgte. So war der Prozessor schon veraltet als sie startete, doch das war vor zehn Jahren. die NASA setzt inzwischen rund hundertmal leistungsfähigere Chips ein und auch die ESA ist auch neuere Designs ausgewichen. Man hinkt also hinterher. Das zeigt sich auch in anderen Parametern. Mars Orbiter wird mit niedriger Datenrate im S-Band senden, nicht im X-Band oder Ka-Band.

Trotzdem ist beiden Missionen Glück zu wünschen. Denn ihnen könnten weitere folgen. Missionen die anspruchsvoller sind, bei denen mehr Wissenschaft betrieben wird. Es ist auch Erfolg zu wünschen, dass beide Nationen freigiebiger mit den Daten werden. Indien. hat ja schon ein Bild von Mars Orbiter aus dem Erdorbit veröffentlicht. China ändert vielleicht auch seine Informationspolitik die bisher sehr restriktiv war. Sowohl über die Sonde wie auch die Ergebnisse wurde bisher kaum etwas veröffentlicht. Von Chang E'-1 gab es ein einziges Bild vom Mond, von Chang E'-2 schon einige mehr und eine Karte. Es bessert sich also langsam.

Derzeit hat China gute Chancen die in Asien führende Weltraumnation zu werden. Japan, die eigentlich technisch überlegen sein sollten haben sie überholt, auch weil japanische Sonden erstaunlicherweise sehr oft Probleme hatten. Wenn sie die startrate aufrechterhalten können und sich auch zu den anderen Planeten aufmachen, dann könnten sie innerhalb eines Jahrzehnts mehr Raumsonden gestartet haben als die ESA und damit zu Nummer 3 bei der Erforschung der Planeten werden.

15.12.2013: Gibt es Alternativen zu Thermoelementen?

Mit Pu-238 werden die RTG angetrieben, die Raumsonden ins äußere Sonnensystem einsetzen, es kam aber auch in Erdnähe zum Einsatz, so bei den ALSEP-Messstationen die auf dem Mond hinterlassen wurden und als letztem Start an Bord von Curiosity auf dem Mars.

Die NASA hatte schon 1988 die Produktion von Pu-238 eingestellt. Danach erwarb sie das Material von Russland und dies funktionierte bis 2003. Seitdem hat man die Reserven verbraucht. Von ursprünglich 30 kg sollen noch 11 bis 16 kg verfügbar sein, je nach Quelle. Seit Russland die Lieferung einstellte, wird über eine Neuaufnahme der Produktion diskutiert, doch lange kam es nicht dazu, weil die Kosten von 10 bis 15 Millionen Dollar pro Kilogramm sehr hoch sind. Erst im Juli 2013 kam es nun dazu, in einem Programm das bis um Ende des Jahrzehnts läuft sollen so etwa 10 kg produziert werden, nur 1-1,5 kg pro Jahr.

Ich habe in einem Blog schon mal die Alternativen vorgestellt. Im Prinzip kann man jedes Element als Wärmequelle für einen RTG nehmen, das eine Halbwertszeit von einigen Jahrzehnten bis wenigen Jahrhunderten hat. Es gibt da eine Reihe von Faktoren wie z.B. die kosten, die von der Menge aber auch Gewinnung abhängen. Ein Element das sich chemisch leicht abtrennen lässt ist so besser geeignet als eines bei dem dies nicht der Fall ist. Beim Plutonium nimmt man z.B. nicht den Weg, dass man es direkt aus den Kernbrennstäben extrahiert, sondern es aus dem Element Neptunium durch Neutronenbestrahlung gewinnt, weil die Trennung nur nach Molekularmasse sehr teuer ist.

Ein weiterer Punkt der bisher zum "Aus" von Zahlreichen Alternativen, vor allem Spaltprodukten wie Casium-137 oder Strontium-90 führte war der Fakt. dass nur die Transurane reine Alphastrahler sind. Diese Strahlung aus Heliumkernen ist sehr massereich und kann sehr gut abgeschirmt werden. Spaltprodukte setzen Gammastrahlen und Betastrahlen frei die durchdringender sind, und schon wegen der Gefahr für Menschen vor dem Start abgeschirmt werden müssen, was nur durch dicke Schutzhüllen geht die das Gewicht eines RTG nach oben treiben, und damit die eh schon geringe Leistung von etwa 5 Watt/Kilogramm Masse weiter reduzieren.

Einzig Americum-241 wird in Europa als Alternative angesehen. Dahinter stehen aber weniger technische als vielmehr politische Gründe. Plutonium-238 wird aus Neptunium-237 erzeugt das aufgearbeitet und in Form von reinem Neptunium-Brennstäben Neutronenbestrahlung in Reaktoren ausgesetzt wird. Dafür eignen sich nicht alle Reaktoren, primär solche die sich auch gut für die Produktion von waffenfähigem Plutonium eignen. Americium 241 das in etwa gleicher Menge entsteht kann man dagegen aus den abgebrannten Kernelementen bei einer Wiederaufbereitungsanlage extrahieren. Durch die lange Halbwertszeit erzeugt es aber weniger Energie pro Kilogramm und da die Wärmestrahlung geringer ist wird auch der Wirkungsgrad der Thermoelemente absinken.

So bleibt heute nur eine bessere Stromausbeute. Die RTG beruhen auf dem Thermoelektrischen Effekt. Gibt es bei einem Metall eine Temperaturdifferenz zwischen zwei Seiten eines Metallstreifens, so fließt ein Strom. Der Wirkungsgrad ist aber gering. Die seit 1989 eingesetzten GPHS Module, die auch im letzten RTG, dem MMRTG von Curiosity eingesetzt werden, haben eine thermische Leistung von 4400 Watt die elektrisch nutzbare Leistung beträgt nur 28 Watt bei einem GPHS mit 72 Modulen. Das ist ein Wirkungsgrad von 6,5%

Wir können also davon ausgehen, dass in allen Fällen wo man RTG nicht durch Solarzellen ersetzen kann (die Grenze rückt ja laufend im Sonnensystem nach außen) Plutonium als Material genutzt werden kann. Angesichts von Produktionskosten von 10 Millionen Dollar pro Kilogramm oder 27 Millionen Dollar für den RTG von Curiosity mit 125 Watt Anfangsleistung, wäre eine sparsamer Umgangmit dem Material wünschenswert.

Dies erreicht man primär durch einen höheren Wirkungsgrad. Er beträgt derzeit 6,5%. In einem Kraftwerk je nach Technologie dagegen zwischen 30 und 60%. Atomkraftwerke liegen da am unteren Ende, Gaskraftwerke am oberen. Das Material ist an der Oberfläche 1267°C heiß, das erlaubt es schon eine effizientere Technologie einzusetzen die auf einem Wärmekreislauf beruht. In den Neunzigern erforschte die NASA AMTEC (Alkalimetall Thermoelektrischer Converter), die darauf basiert, das gasförmiges Natrium an einer Anode oxydiert wird. Die Elektronen werden als Strom genutzt und die Ionen wandern durch einen Elektrolyten. Sie vereinigen sich wieder und bilden Natriumdampf in einem kühlen Reservoir unter niedrigem Druck. In der Summe ist es ein thermodynamischer Kreislauf bei dem die beim Verdampfen aufgenommene Energie zum Teil als Strom genutzt wird.

Wichtig bei AMTEC waren, dass es keine beweglichen Teile gab, der Strom kam alleine durch die Temperaturdifferenz zustande und die Elektrolyte basierten auf denen der Natriumschwefelbatterie. Der Wirkungsgrad erreichte im Labor 15 bis 16%. Ein RTG basierend auf AMTEC wäre etwas leichter als ein GPHS-RTG (25 zu 31,2 kg für eine Anfangsleistung von 139 Watt). wichtiger wäre der höhere Wirkungsgrad von 14,5%. Weiterentwickelt waren sogar 16,7% bei einer deutlichen Reduktion der Startmasse auf 13,6 kg möglich. 2001 schätzte die NASA noch dass man AMTEC in sechs Jahren bis zu einem Technologie Readiness Level von 5, der Voraussetzung für den Einsatz auf einer Prototypmission, bringen könnte. (Die GPHS haben ein TRL von 8). AMTEC waren im Gespräch für zwei Sonden: Solar Probe und einer zu Pluto. Beide wurden jedoch von der Regierung unter Bush eingestellt. Damit endete auch die Entwicklung von AMTEC

Die zweite Technologie, die anders als AMTEC. in den letzten Jahren experimentell auf niedrigem Niveau weiterentwickelt wurde, waren die Stirling Motoren (SRG) und die daraus weiterentwickelte Advanced Sterling RTG (ASRG). Anders als bei den AMTEC handelt es sich um eine alte Technologie, der Stirling Motor beruht daraus, dass in einem abgeschlossenen Raum ein Arbeitsgas auf der einen Seite erhitzt wird und auf der anderen gekühlt. Ein Kolben wird durch die erwärmte Luft in den kalten Teil geschoben, verdichtet dort das Gas, das sich erwärmt während das Gas das ihn antreibt durch Expansion kühler wird. Schließlich kehrt sich so die Bewegung um. Der mechanisch bewegte Kolben kann dann über einen Dynamo Strom generieren. Obwohl diese Geräte sehr zuverlässig sind, störte die NASA sehr lange Zeit, dass mechanisch bewegte Teile involviert sind, die verschließen können. noch heute sind Ausfälle von mechanischen Teilen wie Drallrädern oder Gyros eine Hauptursache für die begrenzte Lebensdauer von Satelliten (bei Hubble hat man inzwischen alle Gyros mehr las einmal ausgewechselt). Im November hat man nachdem man nun die Produktion neuen Materials beschlossen wurde die Entwicklung nach 10 Jahren eingestellt. Die Begründung: Wir haben nun genug Material für neue RTG für alle geplanten Missionen (viele sind es ja nicht, nur zwei tauchen in den Langezeitplanung auf und keine davon ist beschlossen) und brauchen daher keine effizientere Technologie. ASRG hätte eine Effizient von 25% gehabt, also fast viermal weniger Plutonium benötigt als die GPHS. ASRG wären gleich schwer bis etwas leichter als RTG gewesen.

Die letzte waren "segmentierte" Thermoelemente. Die Idee: Den Wirkungsgrad zu erhöhen, indem  man nicht ein Thermoelement nutzt sondern mehrere die aneinander haften. Jedes optimiert für einen anderen Temperaturbereich. Der Wirkungsgrad steigt so auf 13% und da es sich nur um dünne Metallstreifen handelt sinkt praktisch die Masse proportional zum Wirkungsgrad, so hätte ein so weiterentwickelter RTG nur noch 14 anstatt 31,2 kg gewogen. Die Herausforderung wäre es hier gewesen ein spezielles Element für die Hochtemperaturkonversion zu entwickeln.

Auch von dieser Technologie hat man später nichts gehört.

Ich halte die Entscheidung diese Technologien einzustellen, für sehr kurzfristig. Zum einen könnten sie die Thermogeneratoren langfristig ablösen, was weiter geht als der Horizont der ja nur auf die nächsten zwei Missionen beschränkt ist. Zum andern wird man für weitere Sonden ins äußere Sonnensystem eine effizientere Energieversorgung benötigen. Vorgeschlagen wurden ja schon Miniraumsonden von etwa 200 kg Masse, sie sollten einen Ionenantrieb einsetzen der von RTG gespeist wird. Bei den 750 Watt die dieser benötigt bräuchte man heute RTG die rund 250 Millionen Dollar kosten würden. Dafür könnten diese Sonden Umlaufbahnen um die äußeren Planeten erreichen. Auch für größere Raumsonden mit höherer Sendeleistung energiehungrigen Instrumenten (RADAR) wird man mehr Leistung benötigen. So wird aber es eine Henne-Ei Problem geben: Missionen ins äußere Sonnensystem sind teuer und selten. Sie sind auch teuer weil die RTG teuer sind. Sie sind selten, also entwickelt man die Technologie für die Stromversorgung nicht weiter.

Die größte Hoffnung muss man wohl heute eher darin setzen, dass Solarzellen die RTG  mehr und mehr ersetzen. Doch auch hier tritt die Entwicklung auf der Stelle. Anstatt faltbare Solararrays mit Solarkonzentratoren mit der Technologiesonde Millennium ST-8 zu erproben hat man diese Mission gestrichen. Dawn startete mit herkömmlichen Solarzellen mit einer Energiedichte von 60 Watt/kg, schon Dawn erreichte 80 Watt/kg und die Solararrays von ST-8 waren für 175 W/kg spezifiziert. Mittelfristig meinte man sogar 300 W/kg erreichen zu können. Damit wäre die Solararrays bis in 7,3 AE Entfernung besser als RTG - zumindest wenn man die Wärmeenergie nicht berücksichtigt. Die wird als Abfallprodukt zur Heizung genutzt. Doch dafür kann man auch kleine Menge als Plutonium (oder Americium) nehmen dass nur Wärme abgibt. Da hier der Wirkungsgrad 100 und nicht 6,5% beträgt braucht man von wenig, für die Heizung von Juno würden schon 35 g ausreichen.

Links:

http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/11962/1/02-0699.pdf
http://en.wikipedia.org/wiki/Alkali-metal_thermal_to_electric_converter
https://tec.grc.nasa.gov/files/RPS-ASRG-Handout.pdf

17.12.2013: Bewegung bei der ISS-Versorgung

Vor ein paar Jahren hätte der Vorschlag der neu gegründeten Firma "Space Transportation Services" (STS) wohl eine Eingangsbestätigung der NASA bekommen und dann nach einigen Wochen eine höffliche Ablehnung. Doch die Zeiten haben sich geändert. Das Budget ist nach dem Haushaltsrestriktionsgesetz auf Jahre festgeschrieben, sinkt also inflationskorrigiert, gleichzeitig sollen neue teure Programme wie die SLS finanziert werden. Zum zweiten Mal hintereinander hat die NASA nur etwas mehr als Hälfte des beantragten CCDev Budgets bekommen, was den bemannten Jungfernflug erneut weiter in die Zukunft verschiebt.

So sah man sich das Angebot von STS doch genauer an. Früher hätte man nicht mal das getan. Die Firma will wenn die Verträge des CRS auslaufen, die weitere Versorgung des US-Anteils der ISS übernehmen, wahrscheinlich auch den europäischen Abteil, das die ESA ja lieber ein Servicemodul für das MPCV entwickelt. Das geht natürlich nur wenn man preiswerter ist - und das ist STS mit Sicherheit.

Die Firma setzt auf einen komplett neuen Ansatz: Ein Transporter der nur 1-3 Monate an der ISS angekoppelt ist, muss weder weltraumtägliche Komponenten enthalten, die für jahrelangen Einsatz qualifiziert sind, noch druckdicht über Jahrzehnte sein. Die Firma will einen Transporter konstruieren der kompatibel zu mehreren Trägerraketen ist, bei leistungsfähigeren soll die Nutzlast ansteigen. Sie fertigt nur den Transporter, anders als die beiden bisherigen Versorger bucht sie für den Start bei den verfügbaren Launch Service Providern.

Ein Punkt war es die beförderte Fracht zu maximieren, so besteht der Frachtzylinder aus Teilen vergleichbar den  Space Shuttles ET. Die Firma hat von Boeing die Fertigungswerkzeuge gekauft und will daraus einen Zylinder von 4,19 m Durchmesser, das ist genau 50% des ET-Durchmessers und 7 m Länge fertigen. Vorne wird dieser durch einen Standard Berthering Mechanismus abgeschlossen, hinten durch einen halbkugelförmigen Tankdom. Wie beim Shuttletank ist er mit einer Isolierung besprüht, diesmal um ein zu starkes Auskühlen und Aufheizen zu verhindern. Der Shuttle-ET ist für einen Druckunterschied von 4 bar qualifiziert, das reicht aus. Sollte ein Mikrometeorit die Hülle durchschlagen, was während der kurzen Missionsdauer unwahrscheinlich ist, so wird ein automatisches System die Tür zur ISS verschließen. So wiegt der Behälter nur rund 1900 kg, während das in den Abmessungen vergleichbare MPLM etwa zweieinhalb mal schwerer ist.

Innen hat die Firma auf Racks verzichtet und die Verpackungsbeutel auch. Beides macht bei bisherigen Transportern etwa ein Drittel der beförderten Bruttomasse aus. Stattdessen wird der Behälter voll bepackt und Hohlraum mit Polystyrolkugeln gefüllt. Das Material ist leicht (1,04 kg/m³) und man bräuchte davon nur 100 kg davon, um den ganzen Behälter zu füllen. Das ist jedoch nicht geplant, die letzte Schicht wird durch ein Netz gesichert. James Livermoore, Präsident der Firma erklärt "This is proven Technology, with Styropor nearly everything is shipped. If NASA wants, we can cut the material in every shape, but we prefer small balls, coated with a Glue". Der Kleber von dem die Rede ist, soll verhindern dass die Kugeln in der Schwerlosigkeit überall herumfliegen. Es ist der gleiche Kleber wie auf den Post-It zetteln - stark genug um die leichten Kugeln aneinander zu binden, aber trotzdem leicht ablösbar. So kann die Nutzlast maximiert werden.

Das teuerste an einem Transporter ist aber der Bus, im Normalfall ein Satellitenbus der den Frachtbehälter zur ISS bringt. Hier bricht STS radikal mit der Vergangenheit. "The Servicemodule uses Commercial-Off-The-Shelf Technology.- It will be active for about one Week, probably much less, we think we can dock in 3 days and undock in one day. We don't see the need for expensive Space-qualified Technology". So verwendet sie normale Embedded Rechner mit Atom-CPU, normalen Speicher. Anstatt Hydrazin nutzt er Wasserstoffperoxid und Kerosin als Treibstoff - beides ist hypergol, die Selbstzersetzung des Wasserstoffperoxids sorgt zudem für den ausreichenden Tankdruck in diesem Tank, beim Kerosinrank wird eine Stickstoffdruckgasflasche eingesetzt. Die Mischung wird durch einen Platindraht in der Brennkammer entzündet, der als Katalysator wirkt. Das Solarpanel setzt normale Siliziumzellen ein, keine weltraumqualifizierten Galliumarsenidzellen. Es verliert nach 3 Monaten stark an Leistung doch eine Mission wird wahrscheinlich maximal einen Monat dauern. So will STS das ganze Servicemodul recht preiswert fertigen. Es soll 2 bis 2,5 t wiegen je nach Höhe der Umlaufbahn in der die Rakete den Frachter aussetzt. Das lässt bei einer Startmasse von 12 t noch rekordverdächtige 7,5 bis 8 t für die Fracht übrig.

Eine aktive Steuerung wird es nicht geben. Der gesamte Transporter wird durch einen Funkkanal von der Bodenstation aus gesteuert und später von der Besatzung. Er verfügt einen Radarverfolgungssender und GPS-Empfänger/Sender im Avionikteil und Lichter (Blinklichter und feste Leuchten) am Vorderteil, dazu noch eine Videokamera über der Kopplungsstelle. Die Bodenkontrolle steuert den Transporter nach GPS-Angaben und Radarverfolgung bis in den Nahbereich der ISS. In 3,5 km Entfernung übernimmt die Besatzung, nachdem ein Link aufgebaut wird und die GPS-Differenzdaten ausgetauscht werden. Das Signal der Kamera wird zur ISS übertragen und selbst bei Nacht ist der Transporter durch die Lampen sichtbar. Er wird so von der Besatzung mit einem Joystick bis auf 10 m an die ISS herandirigiert, dann vom Canadaram gepackt und angekoppelt.

Vor allem aber ist der Transport billig. Die Firma rechnet mit Startkosten von 260 Millionen Dollar bei einem Start mit einer Atlas 400er Serie, 200 Millionen Dollar bei einer Proton oder Zenit und 140 Millionen beim Start mit einer Falcon 9. In allen drei Fällen können mindestens 7,5 t Fracht transportiert werden. Bei einer Rakete mit 20 t Nutzlast wie der Atlas 551 oder Proton kann man den Behälter um 3 m verlängern und die Zahl der Tanks im Servicemodul erhöhen. Dann könnten 14 t Fracht befördert werden. Das würde mit der Atlas 551 rund 320 Millionen Dollar kosten und mit der Proton 210 Millionen Dollar.

Die Firma rechnet vor, das im ungünstigsten Fall 6 Flüge die 40 t transportieren könnten, über die die NASA derzeit Verträge mit OSC und SpaceX abgeschlossen hat, dafür aber im ungünstigsten Fall nur 1560 Millionen Dollar zu berappen sind, anstatt 3500 die die NASA derzeit zahlt. Im günstigsten Fall (drei Starts zu je 14 t mit der Proton) wären es nur 630 Millionen Dollar. In beiden Fällen kämen noch 200 Millionen Dollar Entwicklungskosten dazu.

Die NASA hat das Konzept geprüft und für das nächste Haushaltsjahr eine Startfinanzierung angekündigt. Der Grund ist leicht einzusehen - der Vorschlag spart viel Geld, das man braucht um das CCDev vorwärts zu bringen. Es guilt als ausgemachte Sache, dass die weiteren Transportaufträge teurer werden. Beide Firmen sind nun etabliert und werden ihre Preise anheben.

Schlussendlich setzt sich auch bei der NASA die Erkenntnis durch, das ein Versorgungstransporter für die ISS nicht die Anforderung erfüllen muss, die jahrelang autonom arbeitende Satelliten erfüllen müssen. Nur die Sicherheit der Besatzung muss gewährleistet sein. Das scheint bei der Verwendung der Tankteilen gegeben zu sein, es gab ja schon mal die Idee aus dem ET eine Raumstation aufzubauen. Er muss sogar höhere Belastungen aushalten als ein ISS-Modul, da er beim Start mit fünfmal dichteren Sauerstoff gefüllt ist.

In einer ersten Stellungnahme führt die NASA weitere Vorteile an. ".. an unexpected Plus is the Payload capacity and the much lower workload for the Astronauts for Docking and Undocking Manoevers. We need only one Transport per Year instead of three to four. Also we can expand with the lower Costs and lower Launchfrequency the Crew up to to ten Persons.". Man wird also die Möglichkeit ausnützen dass die bisherigen CCDev Vehikel für den Transport von sechs bis sieben Personen ausgelegt sind. Eventuell könnte dieser neue Anbieter zu einer Renaissance der ISS führen. Zum einen gibt es ja kein anderes bemanntes Raumfahrtprojekt am Horizont, zum anderen steht nun ein weiterer Dockingadapter zur Verfügung. Es gibt derzeit zwei, wovon einer als Ausweichplatz ausgelegt ist, (bisher aber noch nie genutzt9 weil bis zu drei Transporter im US-Teil andocken müssen. Hier könnte ein weiterer Verbindungsknoten mit kopplungsdapter angebaut werden und neue Module. Zwei im Rohbau fertige gibt es ja schon, sie wurden nicht mehr gestartet um Kosten zu sparen.


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