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Web Log Teil 374: 8.3.2014 - 10.3.2014

8.3.2014: Wieder mal: man kann sich nicht auf die NASA verlassen.

Bei der Vorstellung des NASA Budgets für 2014 gab es einen Skandal. Die NASA will Sofia einstellen. Nun ist klar, dass das Budget der NASA für Jahre nicht steigt, so bekommt sie das gleiche Geld wie letztes Jahr. Bei steigender Inflation sinkt es also inflationsbereinigt. Es muss also gespart werden. Nun was würden sie machen, wenn sie sparen müssten? Ich würde mir nichts neues leisten, vor allem nichts teures, aber vielleicht nicht mein Auto einmotten, das ich schon bezahlt habe und das nur Unterhaltskosten erfordert.

Die NASA macht das Gegenteil. Sie leistet sich eine Schwerlastrakete, muss dieses Jahr mehr für ISS Transporte bezahlen, weil nun endlich die CRS-Flüge durchgeführt werden. Sie leistet sich den Luxus neben einem eigenen Mannschaftsvehikel (Orion oder MPCV, je nachdem wie man es nennen will) noch die Entwicklung von drei weiteren zu finanzieren. Damit man sich solche Dinge und noch viel Unnötigere wie das Einfangen eines Asteroiden leisten kann, muss man dann an andere Stelle sparen. Getroffen hat der Sparfimmel Sofia. Sofia ist eine umgebaute Boeing 747 ("Jumbo Jet"), die ein 2,50 m Teleskop im Rumpf hat. In der Stratosphäre kann das Teleskop bessere Aufnahmen machen als am Boden (drei Viertel der Atmosphäre liegen unter ihr) und das Teleskop kam vom visuellen Bereich bis in das ferne Infrarot beobachten.

SofiaSofia kostet 85 Millionen pro Jahr und war einige Jahre im "Demonstration Mode". Einen Tag vor der Veröffentlichung des NASA Budgets verkündigte Ex-Astronaut John Grunsfeld die NASA "is going through the paperwork process to declare SOFIA fully operational.”. Nun wird Sofia am Boden bleiben um Geld zu sparen.

Das Delikate dabei: die NASA betreibt Sofia nicht alleine, ein Fünftel der Betriebskosten und Beobachtungszeit trägt die DLR die auch das Teleskop stellt. Das ist der letzte Tiefpunkt der europäischen-amerikanischen Zusammenarbeit die bisher so lief: Europa hält die Versprechen, die NASA bricht sie.

Nur für alle mit Kurzzeitgedächtnis:

Die ESA baut für das Space Shuttle das Spacelab. Sie vertraut den NASA Versprechen, das Shuttle wäre billig würde öfters fliegen und so müsste man neben dem ESA Spacelab noch weitere Exemplare kaufen, schließlich ist jedes nicht unendlich oft einsetzbar. Es kam anders. Die NASA kaufte noch ein Exemplar, das schon bei Produktionsbeginn bestellt wurde und das war es. Die ESA bekam für 1,5 Milliarden DM einen "halben" Spacelab Flug mit einem mitgeflogenen Astronauten, dürfte aber 21 Millionen Dollar Einfuhrzoll für ihr eigenes Raumlabor zahlen...

Es wird ein gemeinsames Programm zur Erforschung des Halleyschen Kometen vereinbart. es beteiligen sich auch Russland und Japan. Nur die USA bauen keine Sonde, denn wegen der ausufernden Shuttle Kosten haben sie das Geld dafür nicht. Aber immerhin: Im März 1986 werden sie ein Shuttle mit Beobachtungsgeräten starten das den Kometen aus dem Orbit beobachtet wenn er sein Perihel passiert. Dumm nur das fünf Wochen vorher die Challenger explodiert, die die Mission fliegen sollte...

Es wird eine gemeinsamen Mission vereinbart, zur Erforschung der Pole der Sonne. Gedacht sind zwei Sonden, identisch instrumentiert mit Instrumenten der ESA und NASA. Während eine den Nordpol passiert, überquert die andere den Südpol. Die US-Mission wird gestrichen, die Europäer bauen ihre Sonde trotzdem, nehmen sogar noch die US-Instrumente mit und starten sie 1989 unter der Bezeichnung Ulysses.

Lange Zeit läuft dann alles gut. Ein gemeinsames Projekt zur Erforschung von Kometen scheitert schon so früh, das Europa selbst eine Kometensonde (Rosetta) baut. Cassini-Huygens wir erfolgreich gestartet. Bei der Beteiligung bei der ISS geht alles glatt, obwohl auch hier die NASA die Station nach Fertigstellung des US-Anteils nicht mehr weiter ausbauen wollte um Kosten zu sparen. Hier rettete die Columbia die Station, weil nun der "jetzt erst recht" Geist der Amis angesprochen wurde. Nebenbei wäre es auch sehr teuer für die NASA geworden, weil die Verträge mit ESA und JAXA Kompensationszahlungen vorsehen.

Doch nun kriselt es durch den Sparzwang bei der NASA wieder. Die NASA stellte 2012 Exomars ein. Aus dem europäischen Projekt wurde ein gemeinschaftliches Projekt zwischen den USA und ESA. Russland ist zwar mit Trägern in die Bresche gesprungen, doch war mal geplant dass auch die NASA eine der beiden Raumsonden fertigt. Das muss nun die ESA alleine finanzieren.

Und nun Sofia. Bislang hat Sofia 1,1 Milliarden Dollar gekostet. Durch Einstellung spart man 85 Millionen pro Jahr ein, ja das klingt überzeugend. Skalieren wir mal runter. Nehmen wir an, ich habe ein Auto das mich 11000 Euro gekostet hat und nun benutze ich es nicht mehr um 850 Euro pro Jahr an Unterhaltskosten zu sparen. Ich bin überzeugt das macht jeder so...

Neben diesen abrupten Einstellungen habe ich das Gefühl Europa wird, wo es nur geht, über den Tisch gezogen. Ich habe ja schon mal die "Gegenleistung" für ein komplettes Raumlabor (Spacelab) angesprochen. Doch das geht weiter. Bei der ISS hat Europa einen 8,2% Anteil am westlichen Segment. Die Kosten für die ESA liegen aber nicht bei 10,2% des US-Anteils (100% weniger 8,2% von ESA und 12,2% von Japan), sondern fast 30%.

Für einen Shuttle Flug zur Beförderung des Columbus Moduls fertigte die ESA zwei Knoten welche die NASA erhielt (Harmony und Tranqullity). Japan musste für zwei Starts nur ein Modul fertigen. Und als die ESA die ATV einstellte und diskutiert wurde, wie man von 2018 an den ISS Betrieb finanziert wurde bekannt, dass der ESA Anteil 150 Millionen Euro pro Jahr beträgt. Für diese Summe wird die ESA in 10 Jahren 31.000 kg Fracht für die ISS transportieren, also 3.100 kg pro Jahr. Das entspricht dann einem Kilogrammpreis von 48.000 Euro oder 66.000 Dollar. Beim CRS Programm zahlt die US-Regierung dagegen pro Kilogramm im Durchschnitt 87.500 Dollar. nimmt man den etablierten Anbieter (Orbital) als Vergleichsmaßstab sogar 95.000 Dollar. Ein und dieselbe Fracht ist wenn sie von Europa transportiert wird also weniger wert.

Ich glaube auch das ein ATV umgebaut zum Orion Servicemodul weitaus teurer werden wird als die 450 Millionen Euro für die ISS Beteiligung von 2018 bis 2020. Wieder mal wurde die ESA aufs Kreuz gelegt. Allerdings nicht ohne Mitschuld. Man hätte ja einen ATV nachbauen können. Doch das ist der ESA zu wenig "Herausforderung".... Außerdem kriselt es vor allem in den Bereichen wo ein Mitgliedsstaat der ESA seinen Finanzschwerpunkt hat: der bemannten Raumfahrt. Und die Politiker dieses Mitgliedsstaates müssen wohl wenn sie ein Regierungsamt erreichen sich einer Gehirnoperation unterziehen, denn sie reden unisono, egal von welcher Partei sie kommen immer "von unseren amerikanischen Freunden". Na da bezahlt man gerne mehr. Freunden gibt man doch ein Geschenk oder zwei....

Passender Musiktip zum Thema:

http://www.youtube.com/watch?v=aUGBylSSxdw

9.3.3014: Billig sein reicht nicht

... und den Anzug anziehen auch nicht. So hatte Elon Musk einen Auftritt bei einer Air Force Anhörung bei der es um die Kosten für Starts ging. Die werden zur Zeit exklusiv von ULA durchgeführt. ULA entstand 2006 als Gemeinschaftsunternehmen aus Boeing und Lockheed Martin. Damit sind sie ein Monopol und die Startkosten stiegen seitdem an, was natürlich die Air Force nicht freut.

Elon Musk verweist natürlich auf seine günstigen Preise und den schon existierenden NASA Kontrakt: (aus Spaceflight now):

SpaceX currently holds a $1.6 billion contract to launch at least 12 unmanned cargo ships to the International Space Station, delivering some 44,000 pounds of equipment and supplies. "Frankly, if our rockets are good enough for NASA, why are they not good enough for the Air Force?" Musk asked. "Doesn't make sense."

Doch der Bericht zeigt auch, das die USAF vielleicht nicht mit den Preisen zufrieden ist, aber mit der Performance:

United Launch Alliance, the company that up to now has been the sole provider of military Evolved Expendable Launch Vehicle -- EELV -- rockets for national security payloads, disagreed, saying his company constantly innovates and that its Atlas 5 and Delta 4 rockets were the most reliable in the world. "ULA and the government team have consistently delivered 100 percent mission success over 68 times since the inception of the (EELV) program, delivering over $60 billion of taxpayer-funded satellites," he said. "We are currently at a tempo of one launch every month. ULA's Atlas 5 and Delta 4 are the most powerful and most reliable rockets in the world. They are the only rockets that fully meet the unique needs of the national security community."

. "The program's been extremely successful in launching satellites that cost the U.S. taxpayers literally billions of dollars," said Sen. Dick Durbin, D-Ill., chair of the Defense Subcommittee of the Senate Appropriations Committee. "The safety record of the Atlas 5 and Delta 4 rockets made by the United Launch Alliance is remarkable.

Das ist der Knackpunkt. Die Atlas 401 die im November MAVEN startete kostete 187 Millionen Dollar. Nicht billig für eine Rakete mit etwas größerer Nutzlast als eine Falcon 9 (für den Fluchtkurs den Maven einschlug sieht es besser aus, aber die Atlas 501 die acht Jahre vorher noch den MRO startete, kostete nur 90 Millionen Dollar und zwei Jahre früher bekam man zum selben Preis eine Atlas 541 die 50% höhere Nutzlast hat. Die Träger sind teurer geworden.

Die USAF reagiert darauf indem sie nun "Block buys" macht. Also nicht einzelne Raketen für einzelne Missionen bucht sondern mehrere auf einmal. Sehr seltsam dass man damit erst jetzt anfängt. Arianespace macht das seit der Firmengründung. Erst im Dezember hatte man 18 neue Träger bestellt die ab 2017 zum Einsatz kommen.

Doch der Knackpunkt ist, dass die 68 Missionen Nutzlasten im Wert von 60 Milliarden Dollar transportierten. Selbst bei den hohen Preisen kostete die Nutzlast fünfmal mehr als die Rakete und es handelt sich um Unikate. Das ist der Unterschied zu dem NASA Kontrakt. Dort zahlt die NASA nur für den Frachttransport. Wenn eine Falcon 9 versagt, dann muss SpaceX einen Start mehr durchführen um die 20 t zu transportieren. Da die Kapsel den Wiedereintritt übersteht, ist es sogar wahrscheinlich, dass man sie bergen kann und die Fracht nicht verloren geht. In jedem Falle sind es keine teuren Güter sondern Nahrungsmittel, Kleidung, Ersatzteile. Wenn ein Air Force Start schief geht, dann ist die Nutzlast hin. Der Schaden liegt bei etwa 1 Milliarde Dollar und selbst ein kostenloser Ersatzstart würde zum einen eine Lücke hinterlassen (die Satelliten sind ja (angeblich) für die nationale Sicherheit unentbehrlich und zum andern eben einen Schaden in Höhe von 1 Milliarde Dollar. Das letzte könnte man durch eine Versicherung kompensieren, doch dann ist SpaceX nicht mehr billiger als ULA.

Betrachtet man die bisherigen Starts mit den Augen der NASA oder USAF, die bei selbst tadellosen Starts hunderte von Seiten produziert in der jede kleinste Abweichung genau unter die Lupe genommen wird, dann sehen die bisherigen Starts doch etwas anders aus als von SpaceX angegeben:

Zuverlässig bedeutet nicht nur einen Orbit zu erreichen, sondern den Richtigen und möglichst ohne Komplikationen. Denn jede Komplikation deutet auf ein Problem hin, das bei unter anderen Umständen gravierendere Folgen hat.

So hat SpaceX von der USAF und NASA bisher nur Kontrakte bekommen die nicht so wichtige Missionen betreffen. Von der NASA JASON-3. dieser Umweltsatellit wird von der NOAA bezahlt und das einzige was die NASA damit zu tun hat, ist das ihn managet und einige Instrumente vom JPL stammen. Von der Air Force ist es die eingelagerte Sonde DSCOVR. Die ist seit Jahren eingelagert und wurde noch unter Clinton als Projekt von Al Gore in Auftrag gegeben. Einziger Zweck: Aufnahmen der Erde zu machen um den Umweltgedanken voranzutreiben. Daneben gibt es eine Demonstrationsmission für die Falcon Heavy mit einer eigens dafür gebauten Nutzlast.

Am selben Tag gab es schlechte Nachrichten für SpaceX. Die Zahl der Missionen bei denen sie mitbieten dürfen sank von 14 auf 7. Zum vergleich: ULA hat für denselben Zeitraum 36 Missionen fest gebucht. Aus den obigen Gründen darf SpaceX nur bei Starts der GPS 3 Generation mit bieten, die in Serie gebaut werden und wo man einen Fehlstart dann abfangen kann. Doch deren Fertigung verzögert sich und so werden es nur 7 Starts sein. Tja Anzug anziehen und billig sein reicht eben nicht immer....

9.3.3014: Geht's nicht auch mal billiger?

Ich bin überzeugter Anhänger der europäischen Raumfahrt, aber in den letzten Jahren macht sie einem wenig Freude. Projekte scheinen ewig zu brauchen, zu teuer oder überflüssig zu sein.

Den Anlass lieferte die H-III. Da habe ich für einen neuen Aufsatz recherchiert. Die H-III wird von der JAXA als Nachfolger der H-IIA entwickelt. Derzeit läuft die Ausschreibung für die Rakete. Da bieten sich Parallelen zur Ariane 6 an. Denn beide Raketen werden in der größten Version 6,5 t transportieren, 2020/21 zur Verfügung stehen. Nur sonst gibt es ein paar Unterscheide:

Nun bei Startkosten muss man vorsichtig sein. Die erweisen sich sehr oft nur schwer prognostizierbar. So waren alle japanischen Träger bisher teurer als geplant und auch bei Ariane 5 und Atlas V / Delta 4 erweisen sich die Prognosen als falsch. Aber Japan hat es fertig gebracht, ihre Raketen preiswert zu entwickeln. Hier mal eine Aufstellung der Aufwendungen für die Entwicklung der H-Serie:

Träger

Entwicklungszeitraum

Kosten

Nutzlast (GTO)

H-II

1985-1994

2.300 Millionen $

4.000 kg

H-IIA

1995-2001

1.500 Millionen $

4.100 - 5.000 kg

H-IIB

2001-2009

447 Millionen $

8.000 kg

H-III

2014-2020

1.900 Millionen $

1.500 -  6.500 kg

Der Trend in der H-II Serie ist das die Weiterentwicklung immer billiger wurde. Man hat die Rakete inkrementell verbessert. Bei der H-IIA waren es neue Feststoffbooster und Performancesteigerung bei der Zentralstufe, bei der H-IIB der geniale Coup einfach die erste Stufe zu verbeitern, zwei Triebwerke einzubauen und vier Booster anstatt zwei anzuflanschen. Die H-III wird weil es wieder eine Neuentwicklung ist teuer. Aber immer noch billiger als die Ariane 6.

Wie viel die Ariane 5 Entwicklung gekostet hat, ist schwer nachzuvollziehen, weil es nach den beiden misslungen Jungfernflügen der Generic und Evolution Variante jeweils noch Rettungsprogramme gab, dazu Kosten für das Pero 2000 Program, Evolution Programm etc. Ein Artikel der JAXA listet die Ariane 5 als Vergleich und kommt auf 8800 bis 9900 Millionen Dollar, was eher die Untergrenze sein dürfte. Alleine die nächste Oberstufe ESC B wird weitere 1 Milliarde Euro kosten, mindestens 300 Millionen hat man schon ausgegeben. Das ist mehr als die JAXA für eine komplette neue Rakete ausgeben will! Da man die Oberstufe weiterverwenden könnte, wenn man sie sauber konzipiert wäre für die Ariane 6 nur noch die Entwicklung eines Boosters und der Startanlagen übrig. Der Booster wird eine vergrößerte Version der Vega Erststufe sein. Ich hatte ja mal schon vorgerechnet, das bei einer zeitgemäßen Oberstufe (also nicht dem derzeitigen Vorschlag von Bremen für die ESC-B) vier Vega P80FW in der ersten Stufe und einer in der zweiten Stufe die nötige Performance hätten. Für die Ariane 6 sind 2-3 Booster in der ersten Stufe angedacht. Wenn man also die Stufe um ein Drittel bis 50% verlängert passt es. Dafür 4 Milliarden ausgeben, wenn die gesamte Vega Entwicklung nur 770 Millionen Euro kostete. Noch komischer ist, dass dann die Rakete mit maximal 4 Feststoffboostern mehr kosten soll das die japanische H-III mit Sechs Boostern und zwei LOX/LH2 Triebwerken vom Schub des Vulcain 2.

Blicken wir ins andere Ressort das mich interessiert: Die Erforschung der Planeten. Da warten wir seit Jahren auf BepiColumbo. Der Start wurde schon mehrfach verschoben und ist nun für 2015 vorgesehen. Teurer wird's auch. Am meisten ärgert mich aber Exomars. Exomars startete als Projekt nach den beiden MER Landern. Wie so oft kommt man auf ein Projekt wenn andere erfolgreich vormachen wie das in der Öffentlichkeit einschlägt. Aus dem einfachen Rover im Stil der MER mit etwas besseren Instrumenten wurde nach und nach ein teures Projekt auch wenn sich am Rover nicht viel änderte. Er soll nun immer noch 300 kg wiegen - also ein Bruchteil von Curiosity. Man ging eine Kooperation mit der NASA ein die einen Orbiter starten wollte, da der als Kommunikationsrelais dienen kann und auch eine Technologiekapsel mitführen sollten, die das Landeverfahren erproben sollte.

Die USA stiegen aus, die beiden Starts blieben und die exorbitanten Kosten in Höhe von 1,2 Milliarden Euro. Etwas viel für einen Rover. Vor allem wenn es nur eine weitere Marssonde ist. Sorry, aber zum Mars flogen bisher die meisten Raumsonden. Jedes Startfenster eine oder zwei weitere. Warum nicht woanders hin? Wie wäre es mit einem Venusradarorbiter mit einer kleinen Landesonde die beim Abstieg Bilder macht? Das wäre technologisch vor Europa zu schaffen (man denke an die deutsch Erfahrung mit Radarsatelliten) und würde mehr der Forschung bringen, wäre spektakulär (neue Bilder von der Venusoberfläche!) und bestimmt billiger. Oder man geht ins äußere Sonnensystem. 20917 wäre das nächste Startfenster Jupiter-Saturn. Eine Raumsonde zu Saturn könnte wie Voyager und Cassini vorher den Jupiter untersuchen und dort in einen Orbit einschwenken. Wenn man JUICE baut, warum kopiert man sie nicht und draus wird ein Saturnorbiter. Man benötigt dann nur wegen der Entfernung einen RTG, doch zum einen gibt es ja auch europäische Kernreaktoren, zum anderen kann man Americium nehmen, Eventuell kann man das Material auch kaufen. China hat offenbar welches für ihre Mondsonden. Russland verscherbelt ja keines mehr und die USA müssen selbst erst die Produktion hochfahren. Also selber produzieren wäre wohl besser.

Es geht in Europa anders. Das beweist die Entwicklung der Ariane 1-4 die preiswert war oder Mars und Venus Express, ebenso leistungsfähig und preiswert. Aber wenn man ein Projekt pusht (Exomars war mehrmals vor dem Aus wegen der Finanzen, aber die ESA Direktion will es einfach) oder ein Staat egal was ist eine neue Rakete haben will 8Frankreich bei der Ariane 6), dann finanziert man es eben. Das gilt auch für andere Nonsens Projekt wie das Servicemodul für die Orion. Es ist teurer als nachgebaute ATV. Die Technologie nutzt nichts, wenn man keinen eigenen Raumtransporter baut, und ob die USA spätere Servicemodule aus Europa kaufen? fraglich. Genauso fraglich wie das man neben dem einen geplanten Mondflug überhaupt was mit der Orion macht. Außer dem Orion ist nichts geplant, kein Habitat Modul für längere Reisen, kein Mond Länder, keine Mars- oder Asteroidenexpedition. Doch Hauptsache man hat was entwickelt oder meint irgendwie in der bemannten Raumfahrt beteiligt zu sein ohne sie wirklich zu betreiben. Das ist die Chaospolitik der ESA, die wiederum der Spielball ihrer Mitgliedsstaaten ist und da wollen Frankreich und Deutschland eben derzeit unterschiedliche Dinge, also fängt man zwei unsinnige Projekte gleichzeitig an.

10.3.2014: Theorien und Okrams Messer

Ich hatte es ja schon mal angesprochen: ein Hinweis ob eine Theorie gut ist, ist zumindest in der Wissenschaft Okrams Messer. Das bedeutet: eine Theorie welche Beobachtungsbefunde oder Fakten erklären kann ist wenn es mehrere Erklärungsmöglichkeiten gibt die bessere, wenn sie weniger Annahmen als andere macht. Okrams Messer ist eine Regel, nicht ein Muss, sie basiert auf der Annahme die sich auch bei vielen Beobachtungen manifestiert hat, dass in der Natur die Naturgesetze oftmals relativ simpel sind, zumindest wenn man sich auch andere Gesetze vorstellen könnte bei denen man dann aber wesentlich mehr Hilfskonstrukte machen muss.

Wichtig ist eines: die zu vergleichenden Theorien müssen dasselbe erklären. Da sich Wissenschaft weiter entwickelt kann man so schlecht eine Theorie die im 17 Jahrhundert formuliert wurde mit einer neuen Erklärung vergleichen. Je weiter man in der Wissenschaft ist, desto mehr Annahmen muss man in der Regel machen um immer komplizierte Phänomene zu erklären, selbst wenn der Grundgedanke nicht verändert wird. Man muss nur die Evolutionstheorie von Darwin mit der heutigen vergleichen, die auch Sprünge in der Entwicklung oder lebende Fossilien erklären will.

Wichtig ist auch eines ist das eine Theorie in jedem Falle immer ein Modell ist, wie wir denken das etwas funktioniert. Manche Modelle sind sehr präzise. Manche nicht. Ein Beispiel für das erste dürfte das Gravitationsgesetz sein. Wir können damit Raumsonden präzise zu Planeten schicken und durch ihre beeinflussten Bahnen Rückschlüsse über das innere ziehen (oder dies auf der Erde mit Satelliten wie Champ oder GOCE machen) auf der anderen Seite liegen wohl Theorien über das menschliche Verhalten oder der Wirtschaft.

Ich will als Beispiel mal die kosmologischen Modelle bringen und da gibt es auch ein Beispiel für Okrams Messer.

Die erste Vorstellung die man hatte war die das der Sternenhimmel eine Sphäre um die Erde ist, unbeweglich und wie in einer Hohlkugel sind die Sterne fest angebracht, alle im gleichen Abstand von der Erde. Das zeigt gleich eines: eine Theorie die etwas gut erklärt muss nichts mit der Wirklichkeit zu tun haben. Denn dieses Modell ist zu 99+% richtig, wenn man es mit den Beobachtungen die man machen konnte vergleicht. Es erklärt warum sich alle Sterne nicht bewegen und wenn man annimmt das die Sphäre rotiert, dann erklärt es auch die Bewegung des ganzen Sternenhimmels. Von den vielen Tausend Sternen, die man mit bloßem Auge erkennen kann spielten nur 5 nicht mit und bewegten sich relativ zu den anderen Sternen, weshalb man diese als Wandelsterne bezeichnet.

Die Griechen nahmen sich des Problems an und kamen zum geozentrischen Weltbild. In dem ist die Erde eine Kugel in der Mitte des Universums. Außen steht die Sphäre der Fixsterne und dazwischen, relativ näher an der Erde, als an der sehr weit entfernten Fixsternsphäre, umkreisen die Planeten auf Kreisbahnen die Erde. Das verbesserte die Erklärung, die Bewegung der Planeten folgte in der Tat grob den Kreisbewegungen - immerhin eine Verbesserung gegenüber sich nicht bewegenden Planeten. Doch sie folgten nicht ganz der berechneten Bahn. Es gab Abweichungen.

Also verfeinerte man das Modell. Überlagert der kreisförmigen Bewegung um die Erde sollte eine zweite kreisförmige Bewegung (mit kleinerem Radius) um den Kreis um die Erde erfolgen. Das erklärt nun fast alles, bis auf den Mars, der immer noch sich etwas falsch bewegte. Also führte man einen weitere Kreisbewegung rund um den zweiten Kreis, nun mit noch kleineren Radius ein - die Epizykeltheorie war geboren. Wie wir heute wissen ist die Theorie falsch, aber sie erklärt alle Bahnen der Planeten und auch des Mondes. Kolumbus war es möglich aufgrund der Berechnungen eine Mondfinsternis vorauszusagen und so eine Rebellion der Indianer zu beenden, indem er seine göttliche Herkunft durch dieses Wissen beweis. Aber sie hat doch viel mehr Annahmen als die heliozentrische Theorie, die besagt, dass die Sonne im Zentrum steht und alle Planeten in Ellipsen sie umkreisen. Das merkt jeder der anfängt die Positionen nach der Epizykeltheorie zu berechnen.

Newton formulierte dann das Gravitationsgesetz, das die Kräfte erklärte die wirkten und die Bahnen von unbekannten Körpern wie Kometen erst berechenbar machte. Das war der Stand Anfang des 17-ten Jahrhunderts. Das so alte Theorien nicht veraltet sein müssen, zeigt jeder Satellitenstart: Mit Newtons Theorie kann man die Bahnen berechnen, nicht nur um die Erde, sondern im ganzen Sonnensystem und darüber hinaus. NASA un ESA brauchen bis auf eine Ausnahme keine Relativitätstheorie.

Erst im 19-ten Jahrhundert hatte man so leistungsfähige Teleskope, dass man auch die Entfernung der Sterne messen konnte. Damit war klar, dass diese unterschiedlich weit entfernt waren. Man nahm aber noch an, das das Universum aus unsere Galaxie und den Sternen und zahlreichen Nebelns besteht, in einigen von ihnen das wusste man schon entstehen neue Sterne.

In den zwanziger Jahren des letzten Jahrhunderts gelang es in der Andromeda Galaxie bei Fotoagrafien einzelne Sterne abzubilden, womit klar war, dass die meisten dieser kleinen Nebel Galaxien wie unsere waren, nur eben weit entfernt. Das Universum wurde um einen Schlag enorm größer, aber es war noch immer statisch, also seine Größe änderte sich nicht. Edwin Hubble entdeckte dann bei der Spektroskopie von Galaxien, das ihr Licht rotverschoben ist. Das beruhte auf dem Dopplereffekt, den man schon seit einem halben Jahrhundert kannte.- Bewegt seich ein Objekt so verschiebt sich das abgestrahlte Licht. Kommt es auf uns zu, so wird es blauverschoben und entfernt es sich von uns, so wird es rotverschoben. Damit war klar, dass das Universum selbst sich ausdehnt, denn das alle Galaxien von uns wegfliegen, glaubte schon damals keiner, aber der Raum wischen ihnen dehnt sich aus, wodurch sie sich relativ zu uns bewegen.

Das führte zur Urknalltheorie. Das ist in den Grundzügen die heutige Basis. Es ist nicht die komplette Erklärung alles. Die Urknalltheorie kann nicht erklären, warum unser Universum so "klumpig" ist. Also es so viel Materie in Galaxien gibt und diese auch nicht gleichmäßig verteilt sind sondern sich an den Rändern von Blasen oder in Ketten anordnen. Das versuchen andere Theorien wie die des inflationären Universums (Ungleichmäßigkeiten in der Frühzeit des Universums wurde durch eine Periode der raschen Expansion "eingefroren") oder die Stringtheorie zu erklären. Vielleicht klärt uns Fenja mal darüber auf. Ebenso gibt es noch keine Erklärung für die dunkle Materie. Darunter versteht man folgendes. Berechnet man die Anziehung zwischen Galaxien aber auch der Sterne innerhalb unsere Galaxien und vergleicht die Bewegung bzw. bestimmt man die beobachtbare Masse und vergleicht die Expansion dessen mit dem Modell so findet man dass zu wenig Materie da ist um die Bewegung zu erklären. Die meiste Materie muss in einer form stecken, die wir nicht beobachten können und die daher als dunkle Materie bezeichnet wird.

Das es noch nicht "die" Theorie und "die" allumfassende Erklärung für die Kosmologie gibt, liegt vielleicht an unserem Erkenntnisstand, aber eben auch daran, dass wir versuchen ein Modell zu machen. Das Modell kann passen oder eben nicht überall passen, dann versuchen wir andere Erklärungsmöglichkeiten und so gibt es einige kosmologische Theorien die das Urknallmodell erweitern um zu erklären warum die Welt heute so ist wie wir sie beobachten. Keine kann aber alles erklären.

Es gibt daher nicht "die" richtige Theorie. Jedes Modell hat seine Einschränkungen. So könnte man auf die Idee kommen, das Hohlerdemodell und das Modell der normalen Erde wären gleichwertig. Wenn man sich nur auf Phänomene, die wir von der Erdoberfläche aus betrachten können, beschränken stimmt das durch Vermessen der Erde könnte man nicht zwischen beiden Modellen unterscheiden. Doch wenn wir den Sprung ins All machen, so ist in dem Hohlerdemoell nun das ganze Universum im inneren einer 12000 km großen Kugel und nun versagt das Modell vollständig, bzw. um nur die newtonischen Gravitationsgesetze zu erklären, muss man zusätzliche Annahmen machen wie das die Länge innerhalb der Hohlerde unterschiedlich ist. Ein Meter nahe des Erdmittelpunktes ist kürzer als ein Meter an der Erdoberfläche. Und hier greift Okrams Messer - die Vollerde braucht keine zusätzlichen Annahmen um die Gravitation zu erklären und ist die bessere Theorie.


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