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Web Log Teil 377: 20.3.2014 - 1.4.2014 1.4.2014

20.3.2014: Schon knirscht es bevor man sie überhaupt in trockenen Tüchern hat...

Das ist zumindest mein Eindruck nach dem Studium dieses Artikels. Das überrascht mich nun nicht so sehr, weil es ja schon Widerstände in Deutschland gegen die Ariane 6 gab. Also die Situation: Ariane 6 soll aus einer Feststoffrakete als erster und zweiter Stufe bestehen, die erste setzt mehrere ein, die zweite einen. Das soll eine höhere Stückzahl und daher günstigere Preise garantieren. die Oberstufe soll kryogene Treibstoffe einsetzen.

Frankreich hat sie gepusht indem sie schon einen Fond für die Vorentwicklung aufstellten, bevor es überhaupt ein ESA Projekt ist. Nach Vorstellungen der CNES soll Frankreich 50% der Rakete finanzieren, Deutschland 25% und Italien 15%. Der Knackpunkt ist das das DLR die Ariane 6 nicht will und die Technologie von großen Feststoffboostern in Filamenttechnologie und einer leichtgewichtigen Stufe mit kryogenen Tanks nicht zu dem passt was man sich als Technologie erarbeitet hat, die zugegebener weise, weil man nie Wert auf Weiterentwicklung gelegt hat, einige Jahrzehnte nicht richtig weiter kam.

sollte 15% tragen, hat die Kompetenz im Bau der Booster durch die Entwicklung der Vega, aber kein Geld. Umgekehrt ist es auch so, dass es in innerhalb von Frankreich Verschiebungen gäbe. So würde die Bedeutung von Air Liquide, die bei der Ariane 5 die riesige EPC Stufe fertigen abnehmen, weil nun nur noch eine kleine Oberstufe zu fertigen wäre. Also ist Air Liquide für eine größere Oberstufe.

So gibt es nach Aussage der französischen Ministerin für das Projekt noch keine endgültige Aussage über das Projekt. Kein Wunder, steht doch weder die Zusagen der beteiligten Partner noch ist festgelegt wer was machen kann.

Da Deutschland die Ariane 5 ausbauen will, schlicht und einfach weil die neue Oberstufe aus Bremen kommen soll. Beide Projekte zusammen - 3,75 Milliarden Euro für die Ariane 6 und 1+ Milliarden für die Ariane 5 ME sind nicht zeitgleich zu finanzieren.

Meine Position ist klar: weder Ariane 6 noch die Ariane 5 ME in der bisherigen Form. Stattdessen eine neue Oberstufer für die Ariane 5 mit dem Stand der Technik: das müsste die Leermasse der ESC-B von 6 auf 4 t reduzieren, und dann steigt die Nutzlast auf 14 t anstatt 12 t an - bei gleichen Fertigungskosten. Diese kann man gleich so auslegen, dass man sie später erneut verwenden kann z. B. in einer etwas verbesserten Ariane 6. Anstatt die neu zu entwickeln kann man wie ich schon skizziert habe die bestehenden Erststufen der Vega nehmen. Dann braucht man nicht drei, sondern ein paar mehr, doch wofür man überhaupt 3 Milliarden Euro braucht ist mir ein Rätsel - die ESC-B Oberstufe wird gerade entwickelt und könnte verwendet werden und selbst wenn man größere Feststoffbooster entwickelt, warum soll das so viel teurer sein als die gesamte Vega Entwicklung die ein Viertel dieser Summe kostet?

Was angesichts der auseinderlaufenden Interessen kann im schlimmsten Fall es zu einer gegenseitigen Blockade kommen. im teuersten, aber wahrscheinlichsten Fall wird man beide Projekte durchführen, Sinnvoll halte ich meinen Vorschlag. Vielleicht bekommt man Frankreich ins Boot für den ersten Teilvorschlag - eine schlankere ESC-B die auch für die Ariane 6 taugt. Zum einen ist dann Air Liquide mehr involviert - dort beherrscht man leichte Tanks, zum zweiten wird die Ariane 6 billiger weil es die Oberstufe schon gibt.

21.3.2014: Cannabis

Irgendwie ist diese Woche Cannabiswoche. Zuerst gibt es auf RTL das Jensen-Experiment (der gleichnamige Mann macht eine Woche lang was ungesundes wie exzessiv essen, Alkohol trinken oder in diesem Fall Hanfblüten rauchen) und dann einen Tag später auf 3Sat bei Nano ein Spezial über Cannabis.

Beide kamen zum selben Schluss: Cannabis ist als Droge nicht so gefährlich wie Alkohol und Rauchen, also Drogen die legal sind. Anders als bei diesen gibt es sogar eine medizinische Indikation für den Konsum, von Cannaboiden, mehr dem Cannabidiol (CBD) als THC. Es hilft definitiv bei bestimmten neurologischen Erkrankungen wie Touret-Syndrom oder Multipler Sklerose. Darüber hinaus ist in anderen Ländern Cannabis im Einsatz bei AIDS und Krebspatienten (wirkt gegen die Übelkeit und appetitanregend). Zahlreiche andere Wirkungen sind nicht gesichert, aber schon die Forschung gestaltet sich wegen der Einstufung als Drogen schwierig.

Unser Gesetz sieht es anders. Nachdem ist der Besitz von mehr als 7 g reinem THC strafbar. Die Höchststrafe beträgt 5 Jahre, das ist das gleiche Strafmaß wie bei Körperverletzung mit Todesfolge. immerhin Steuergesetze sind noch strenger, aber bei diesem Strafmaß wird Hoeneß sicher froh sein, dass man ihn nicht mit 10 g THC erwischt hat, sondern er nur 28,5 Millionen Euro hinterzogen hat.

Natürlich gibt es auch Befürworter Cannabis nicht zu legalisieren. Es wäre schlussendlich immer noch eine Droge mit einem geringen, aber gegebenen Abhängigkeitspotenzial. Die Argumentation geht dann so: wir wollen keine Drogen haben und führen ja gerade einen Kampf gegen Tabak und haben auch immer strengere Gesetze gegen Alkohol. Nur sind das eben traditionelle Drogen und Cannabis ist das nicht.

Schaut man sich dagegen das Fernsehen an, so sieht man das Gegenteil. Ich denke ich habe im letzten Jahr sicher einige Male in Krimis Szenen gesehen wo die Polizisten über selbst angebauten Hanf stolperten bzw. das kam irgendwo in der Handlung vor. In keinem der Fälle wurden die Leute dann verhaftet. Es gab 2012 in Deutschland 135.000 Fälle von Verurteilungen wegen Cannabis. Das ist dann nicht mehr eine kleine Zahl, das ist schon eher ein Volksphänomen, zumal man davon ausgehen kann, dass man die meisten nicht erwischt. Nach Umfragen hat jeder vierte erwachsene schon mal Cannabis genommen, bei der Gruppe der 18-24 Jährigen sind es 42,7%, auch das spricht nicht gerade für eine Randgesellschaft. Ich will an der Stelle gar nicht mal eine Diskussion anfangen ob man Cannabis legalisieren sollte, das halte ich angesichts der Beweise für überfällig, sondern wie dies geschehen könnte und hier mal mein Vorschlag dafür.

Vorbild ist das Alkoholmodell. Im Prinzip kann man Alkohol kaufen, aber er wird nicht an Jugendliche abgegeben und der Staat verdient eine ganze Menge daran. Das teuerste an hochprozentigen Alkoholika ist die Branntweinsteuer. In Colorado wo man Hanf legalisiert hat, ist es so, das "Züchter" dort eine Genehmigung brauchen, jede Pflanze registriert wird und sie nur bestimmte Anzahl anbauen dürfen und der Stoff wird dann besteuert und in Apotheken oder ähnlichem verkauft. Während man bei uns mit 7 g reinem THC ein Straftäter ist darf man dort bis zu 28 g Marihuana pro Tag kaufen. Das ist wenn man die Wirkstoffmenge umrechnet vielleicht in zwei Tagen dann die Menge für die man in Deutschland in den Bau wandern kann.

So ähnlich läuft es auch beim Alkohol. Wer brennt, und sei es nur eigenes Obst, muss Steuer zahlen oder einen Teil des Destillats abgeben. Das wird schon bei der Destille erhoben. Umgehen kann man das nur durch Schwarzbrennen, was aber bei uns kein Problem ist, so hoch sind die Gewinne bei Alkohol dann doch nicht. Moderate Steuern, sagen wie mal maximal 50% des Verkaufspreises würden das auch bei Cannabis unterdrücken, bei dem die Situation noch etwas anders ist, denn man benötigt keine Destille, sondern kann die Blüte direkt verkaufen. Wer illegal größere Mengen anpflanzt, fällt aber auf wenn er es im Freien tut, und wenn er es indoor macht, dann dürften die Energiekosten den Gewinn durch die nicht abgegebene Steuer weitgehend wieder zunichte machen. In Colorado sind es 25% Steuer, aber dort geht auch nur Indoor Anbau, wegen dem Klima. Die Preise sind übrigens stabil geblieben. Eine Unze (28,35 g) kosten als "Medikament" auf Rezept 200 Dollar, und im freien Verkauf 400 Dollar - man bekommt dort Marihuana auf Rezept wenn man Schmerzen vorweisen kann (wer hat die nicht) und davon machen bei dem Preisunterschied viele Gebrauch. Allerdings ist das der Stand nach der Freigabe im Januar, die Nachfrage soll jetzt noch viel größer als das Angebot sein, langfristig wird man mit sinkenden Preisen rechnen müssen. Das gilt noch mehr für Deutschland wo es in warmen Gegenden möglich ist Hanf auf dem Acker zu pflanzen (man wird die Samen vorher chemisch behandeln müssen, damit sie nur weibliche Pflanzen hervorbringen). Eine große Pflanze liefert rund 50 g Marihuana, bei dem das Entfernen der Blätter auch der kleinen aus den Blüten heute von Hand das teuerste ist, aber verglichen mit dem heutigen Preis ist es nicht nachvollziehbar warum Marihuana so teuer ist. Würde man Haschisch großtechnisch gewinnen, also nur das Harz so könnte man sicher dies automatisieren, weil man dann die Blüten erst mit unipolaren Lösungsmitteln auslaugen kann und nicht vorher alle Blätter entfernen muss. Es gibt ja schon Hanfanbau, nur eben von THC-freiem Nutzhanf für die Ölgewinnung oder zur Fasergewinnung. Letzteren müsste man räumlich trennen, um Windbestäubung vorzubeugen. Ein Nebeneffekt eines richtigen Anbaus mit Gewinnung von Haschisch (der öllöslichen Fraktion) wäre auch das denen besser geholfen wäre, die Cannabis als Medikament brauchen, denn das Haschisch kann man viel leichter in einzelne Substanzen trennen. Derzeit werden Medikamente wegen des BMSG nur aus THC-armen Nutzhanf gewonnen, was sich sehr aufwendig gestaltet.

Sinnvoll wäre auch eine Regelung für den Eigenanbau für den Eigenbedarf. Das man Cannabis aber überall so bekommt dafür bin ich nicht, die Regelung wie in den Niederlanden oder Colorado wo es eigene Shops gibt halte ich für einen guten Kompromiss, dann kann man auch eine Alterskontrolle und Mengenkontrolle durchführen. Zudem heißt Freigabe nicht an jeden und nicht in jeder Menge. Jugendliche sollten wegen der Gefahr der Hirnschädigung die in dem Alter gegeben ist kein Cannabis erhalten und die Menge sollte auch begrenzt werden, wobei ich die Menge von 28 g in Colorado ziemlich hoch finde. Ich weiß nicht was ein Joint wiegt, aber Zigaretten sind leicht und wie viele raucht man davon pro Tag? 5 g Marihuana werfe ich mal als Tagesdosis in die Diskussion.

Interessant war in nano die geschichtliche Entwicklung des Verbots. Das kam durch jemanden in den USA der nach der Prohibition sich ein neues Ziel suchte und auf Hanf kam, und damit durchkam, vor allem weil der von Mexikanern und Schwarzen im Süden angebaut wurde. Später bekam er einen Posten in der UN und so hat die UN das durchgedrückt. Dabei zeigt die Prohibition doch gerade, dass Verbote genau das Gegenteil bewirken. Niemals wieder wurde so viel in den USA getrunken wie in der Zeit der Prohibition. Gerade weil es verboten ist lockt es doch viele an. Auch bei Hanf ist dem so: bis 1950 hatten nur 2% der US-Bevölkerung Erfahrung mit Marihuana.  Zudem bewirkt das Gänze eine enorme Effizienzsteigerung im Anbau. Als es in den USA verboten wurde und man den Anbau nur noch versteckt oder "indoor" machen konnte, wurden die Sorten immer THC reicher. Laut "Rauschdrogen", betrug der THC Gehalt in den sechziger Jahren 1%, in den Siebzigern stieg er auf 3,5%, 8,5% Anfang der Achtziger und 17-22% Anfang der Neunziger, heute sind es 28% und mehr bei den Spitzensorten (Quelle: Thomas Gschwinde: Rauschdrogen, sechste Auflage) (so langsam verstehe ich auch warum die Joints von Woodstock so groß sind - bei den Wirkstoffgehalten). Damit wird dann ja jedes Verbot konterkariert, wenn man in einem kleinen Zimmer dann genauso viel THC gewinnt wie sonst mit den früheren Sorten in einem großen Grundstück.

23.2.2014: Was ist am kostbarsten?

Heute weils Sonntag ist. mal ein kurzweiliges Intermezzo. Es gab als die Diskussion um die Managergehälter und jemand machte den Vorschlag das Gehalt in Bar und zwar in 5 Euro Scheinen auszuzahlen. Schon beim im Kopf überschlagen kann wird drauf kommen, dass dies bei schon mittelgroßen Summen eine Menge Papier ist. Ich nehme es mal als Aufhänger zu beleuchten wie teurer verschiedene Dinge sein können, im Verhältnis zum Gewicht. Nehmen wir mal Geld. Irgendwo habe ich gehört, das bei den kleinsten Münzen das Material mehr kostet als die Münzen wert sind. Eine 1 ct Münze wiegt 2,3 g. 100 Euro in 1 ct Münzen also schon 23 kg. Das erinnert mich an den Witz über den dämlichsten Bankräuber der Welt: er wurde geschnappt als er den Sack mit 205 Euro in 1 ct Münzen aus der Banktür wuchtete. Schon ein normales Monatsgehalt, sagen wir mal 2000 Euro netto zu transportieren wird dann schon aufwendig, das sind 460 kg. Mit 2 Euro Münzen sinkt das Gewicht dann auf 8,5 kg, trotzdem werden dann die Managergehälter, selbst wenn es "nur" 1 Million sind, schwer zu transportieren.

Eine milliardePapier ist leichter, doch auch hier wiegt ein 5 Euro Scheint 0,68 g. Bezieht man 1 Million pro Jahr, oder 40.000 Euro netto pro Monat, dann sind das tragbare 5,44 kg. Das Volumen beträgt 7.736.000 mm³, das entspricht einem Würfel von 200 mm Kantenlänge. Kein Problem ist es wenn man die 500 Euro Noten nimmt. Dann wiegt selbst eine Million nur 2,24 kg.

Während Geld einen künstlich festgelegten Wert hat, der sich rapide ändern kann (ich habe noch Banknoten von 1923, würden die noch gelten, ich wäre mehrfacher Milliardär) ist es etwas anders bei anderen Dingen. Wir haben zum einen seltene Dinge die ihren Wert aufgrund der Nachfrage haben und ihrer Seltenheit. Nur wenn beides zusammen kommt ist etwas wertvoll. Das zeigt sich am besten beim hold, dessen Preis in der Immobilien Krise enorm anstieg und seitdem wieder langsam fällt. Das die Nachfrage wesentlich ich, zeigt auch, das Gold durchaus nicht so selten ist. Es gibt eine reihe von Platinelementen (die Gruppe in der Gold eingestuft ist), die noch seltener sind, wie Iridium, Rhenium und Rhodium, die aber vor allem als Katalysatoren verwendet werden und nicht als Schmuckmetall oder um Währungsreserven abzusichern. Die Bevorzugung von Gold als "Wert an sich", hat auch dazu geführt, dass Gold inzwischen wertvoller ist als Platin, das seltener ist und genauso als Schmuckmetall genutzt wird. Anbei übrigens mein Liebling: einfach ein neuer Stempel drauf und schon werden aus 1000 Mark eine Milliarde - vielleicht einen Vorschlag für unseren Finanzminister

Die Seltenheit alleine macht etwas nicht kostbar. Es ist auch die Gewinnung. So sind die Edelgase Helium und Xenon seltener als Gold, aber leicht aus der Luft gewinnbar. Gold kostet heute 1334 Dollar pro Unze (28,25 g), ein Kilogramm hat also einen Wert von 47.000 Dollar oder rund 34.000 Euro. Immerhin ist es bei einer Dichte von fast 20 g/cm³ sehr kompakt. Das obige 40.000 Euro Gehalt (netto) pro Monat nur etwas mehr als ein Kilo und das ist ein kleiner Barren, mit einem Volumen von nur etwa 60 cm³. Nur wenn es um Milliarden geht also die Währungsreserven eines Landes wirds doch etwas voluminös. Ein Kubikmeter Gold wiegt rund 20 t und hat einen Wert von 680 Millionen Euro.

Noch teurer können normale Dinge sein, wenn man sie extrem rein braucht. Mir als Chemiker fallen da sofort unsere Chemikalien ein. Relativ kostengünstige Substanzen wie Salz (Natriumchlorid), Alkohol (Ethanol) oder Acton können sehr teuer werden, wenn man sie in hoher Reinheit benötigt. Das ist nötig wenn man sie als Lösungsmittel oder Standards für genaue Bestimmungsverfahren braucht, weil sonst Spuren von anderen Stoffen als zusätzliche Peaks erscheinen. Im Alltag gängiger ist wohl die sp³-Konfiguration des Kohlenstoffs die Diamant genannt wird. Aber auch hier zeigt sich das die Nachfrage den Preis bestimmt. Diamanten können sehr billig sein - wenn sie klein und nicht rein sind, findet man sie sogar auf Schleifpapier. Je größer ein Stein ist und je reiner (ohne Eigenfarbe, ohne Einschlüsse oder Kristalldefekte) um so teurer wird er. Auch findet man beim Diamanten die Tatsache vor, das künstliche Diamanten preiswerter als natürliche sind , auch hier weil die Nachfrage nach (angeblich) Milliarden Jahren alten Diamanten größer sein soll. 

Aber auch die fortschreitender Bearbeitung eines Materials kann es enorm verteuern. Silizium gibt es wie Sand am Meer, rund 28% der Erdkruste besteht aus diesem Element. Doch gewonnen aus Sand, mehrfach hoch gereinigt und zuletzt mit anderen Halbleitern dotiert kann ein Xeon Prozessor mit einer Masse von nur etwa einem Gramm über 1000 Euro kosten.

Die Gewinnung macht auch künstliche Elemente teuer. Plutonium 238 für RTG kostet z. B. pro Kilogramm rund 10 Millionen Euro. ein Kilogramm würde also ausreichen um selbst ein gutes Managergehalt von einem Jahr zu vergüten. Als Nebeneffekt spart es noch Heizkosten ein, denn es gibt 4,4 kW Wärme ab. Leider zerfällt es und zusätzlich zur Inflation verliert es pro Jahr 0,6% an Wert, weil es radioaktiv ist. Ähnlich sieht es wahrscheinlich bei anderen Isotopen aus die in der Medizin in kleinen Mengen eingesetzt werden wie Cobald-68 oder Technetium.

Ganz teuer macht Material auch die Gewinnung. Normales Felsgestein kann ziemlich teuer sein, wenn es vom Mond kommt. Rechnet man die Kosten des Apolloprogrammes auf die 384 kg Gestein um, so kostet ein Kilogramm 66 Millionen Dollar (Wert 1969), selbst wenn man nur die Flugkosten nimmt sind es 7 Millionen Dollar. Die wenigen Hundert Gramm die die Luna Sonden zur Erde brachten dürften noch teurer gewesen sein. Phobos Grund sollte maximal 0,2 kg Gestein zur Erde bringen und kostete 120 Millionen Euro, das sind 600 Millionen Euro pro Kilogramm!

Der absolut teuerste Stoff den es gibt ist der Sonnenwind. Die Raumsonde Genesis sollte über Jahre rund 0,4 mg einsammeln und kostete 264 Millionen Dollar. Das sind 660 Milliarden Dollar pro Kilogramm.

´Das allerteuerste sind Banken, die kosten Billionen und man hat nichts, absolut gar nichts als Gegenwert ....

25.3.12014: Das Ende einer Vorherrschaft?

In der letzten Zeit liest man etwas mehr über Ariane und Arianespace, sonst ist die Firma ja eher auf Understatement bedacht und auch die Diskussionen über träger laufen hinter verschlossenen Türen. Was für die Ariane 6 angeführt wird sind die geringere Startkosten. Nach diesem Interview kostet ein Start eines Satelliten auf der Ariane 5 100 Millionen Euro. Doch da die Größe nicht angegeben wird bleiben fragen offen, insbesondere, weil im weiteren Artikel dann auf SpaceX und Ariane 6 verweisen wird - nun hat aber die Falcon 9 eine GTO-Nutzlast von 3,5 t und die Ariane 6 soll 6,5 t erreichen. So macht das keinen Sinn. Wenn man die Umsätze von Arianespace durch die Starts teilt kommt man in einem reinen Ariane 5 Startjahr auf rund 160-170 Millionen Euro pro Start.

Dann gibt es die Auseinandersetzungen um die Ariane 6. Zum einen die über die fehlende Finanzierung und die Rolle Deutschlands. Dann gibt es noch das Interview von dem neuen Arianespace Chef Israel.

Aber ich will mal weiter ausholen: warum war Arianespace erfolgreich und warum ist das heute nicht mehr so?

Schon nach den Testflügen bekam Arianespace Aufträge aus den USA und anderen Ländern. Das lag damals noch primär an den günstigeren Preisen und dem geographischen Vorteil. Ariane 1-3 brauchten aber noch vergleichsweise lange für die Startvorbereitung. Mit Ariane 4 kam der eigentliche Durchbruch. Zum einen war das System flexibel an die Nutzlast anpassbar, zum anderen so nutzlaststark, dass man auch zwei schwere Satelliten zusammen starten konnte. Das System aus wenigen  Basiselementen war vergleichsweise billig und die neue Startrampe ELA-2 trennte Startvorbereitung und Montage der Rakete, mit der folge konnte man schneller starten und öfters. Dazu kam als Push der Ausfall des Space Shuttles und die Privatisierung der kommerziellen Starts in den USA erforderte auch Zeit in der Ariane 4 sich als Standard etablieren konnte und den Großteil des Marktes erobern konnte. Von der US-Konkurrenz erwies sich die Titan als zu teuer, die Delta II als zu leistungsschwach und die Atlas hatte zwei leicht unterschiedliche Größen zu bieten und damit nicht die Flexibilität der Ariane 4.

Noch vor dem Jungfernflug der Ariane 4 beschloss man die Entwicklung der Ariane 5. Allerdings und das war ein entscheidender Fehler zuerst einmal als Träger für Hermes und Columbus d.h. für erdnahe Umlaufbahnen. eine leistungsfähige Oberstufe musste man erst noch nachträglich entwickeln und weil Hermes immer schwerer wurde hatte die Rakete ein zu leistungsschwaches Haupttriebwerk, das ebenfalls im Schub gesteigert werden musste. Vor allem fehlte aber die Flexibilität der Ariane 4.

Heute ist es so, dass Ariane 5 von der ESA subventioniert wird. Die Gründe warum die Rakete zu teuer ist, liegen allerdings nicht primär am Träger. Er ist zwar etwas teurer als geplant, aber der Hauptgrund ist, dass sich die Konkurrenzsituation geändert hat. Ariane 4 und Ariane 5 können bestehen in einem Wettbewerbung unter gleichen Bedingungen, wie er mit den US-Anbietern vorlag. doch die Konkurrenz ist heute ILS und Sealaunch, beides Firmen die einmal Joint Ventures waren mittlerweile aber vorwiegend in russischem Besitz sind. Raketen werden sehr lohnintensiv produziert. Bei Tanks, eigentlich recht einfachen Bauteilen, die man auch woanders fertigt beträgt der Lohnkostenanteil schon 80% woanders liegt er bei 20%, bei komplexeren Teilen wie den Triebwerken ist es noch mehr. Der Grund ist das die Fertigung von wenigen Stück pro Jahr zu gering ist um dafür eigene Maschinen für die Automatisierung zu entwickeln und vor allem die Qualitätskontrolle sehr zeitaufwendig ist. Solange man daher Wettbewerber mit ähnlichen Arbeitslöhnen hat entscheidet das Design, Zuverlässigkeit oder andere Services wie Flexibilität. Man wird aber nie mit einem Konkurrenten mithalten können, bei dem die Arbeitslöhne ein Bruchteil der europäischen sind und das ist bei Russland und China gegeben, nicht umsonst fertigen heute die meisten Firmen in China. Seit Einführung des Euros kommt noch der Wechselkurs hinzu. Vorher musste man in Franc zahlen, einer relativ weichen Währung, doch der Euro hat seit er eingeführt wurde von einem Wechselkurs 1:1 zum Dollar auf 1,37 zuleget, mithin die Rakete für internationale Kunden um 37% verteuert. Wäre Ariane 5 prinzipiell zu teuer so hätten sicher die US-Anbieter mehr Starts bekommen oder die H-IIA, doch dem ist nicht so. Auch diese haben durch die Lohnstruktur teurere Raketen als die Russen oder Chinesen. Dies ist ja nichts neues. Derzeit ist das RD-180 in der Diskussion wegen der Krise mit Russland. Ein RD-180 kostet weniger als ein RL-10, das in der Oberstufe eingesetzt wird, obwohl es den dreissigfachen Schub hat. Die Neuaufnahme der Produktion in den USA wird auf 1 Milliarde Dollar geschätzt - da wundert es nicht, dass Lockheed Martin es in Russland kauft,

Daran wird auch Ariane 6 nichts ändern, selbst wenn sie billiger wird. Eine Triebfeder für diese ist auch dass es weniger Satelliten als noch vor 20 Jahren gibt, wodurch es schwerer wird diese zeitnahe zu kombinieren. Der eine oder andere wird sich wundern warum ich nichts über SpaceX schreibe. Nun SpaceX ist noch nicht die große Konkurrenz. Sie können mit der nur zweistufigen Rakete nur kleine Nutzlasten in einen Ariane 5  kompatiblen GTO transportieren. Wie Musk selbst zugibt maximal 3,5 t anstatt 4,85 t. Dazu kommt die Preiserhöhung auf 70 Millionen Dollar pro Start. Rechnet man dann das pro Kilogramm so ist man beim selben Preis wie Ariane 5. Die Firma ist derzeit nur eine Alternative bei kleinen Satelliten also nur einem kleinen Marktsegment, eher eine Gefahr für die Sojus STK. Mag sein, das sich das mal ändert, aber derzeit hinkt die Firma ihrem Launchmanifest hinterher, musste die Falcon heavy ins nächste Jahr verschieben und der große Run ist auch ausgeblieben. 4 Starts gab es gerade mal letztes Jahr, Arianespace konnte ihren Anteil halten. Vielmehr ging dies auf Kosten von ILS, die genauso viele Starts verloren. Da die Firma offensichtlich im US-Markt stärker präsent sein will muss sich auch noch zeigen, das sie GTO-Starts zeitnah abwickeln kann, bisher ist dies nicht der Fall. Die US-Regierung lässt es sich gut bezahlen, dass sie die Nutzlast unter ihren Bedingungen zu dem von ihr gewünschten Zeitpunkt im Orbit hat. So gut, das ULA es komplett aufgegeben hat, ihre Träger woanders zu vermarkten und bei den Preisen die da gezahlt werden ist das für SpaceX sicher interessanter als mit Arianespace zu konkurrieren.

Doch was kann man daraus an Lehren ziehen? Schon jetzt ist bei der Ariane 6 absehbar dass es wieder auf faule Kompromisse herauskommt. Deutschland will eine Ariane 6 mit derselben Architektur wie die Ariane 5 - das wird garantiert teurer in Entwicklung und Betrieb. Aber es zeigt auch die Grenzen des geographical returns. Man muss für jedes beteiligte Land etwas finden was es fertigen kann, unabhängig ob es die wirtschaftlich und technisch beste Lösung ist. Man kann nicht das Konzept nehmen das am preiswertesten ist, wenn nur zwei Länder in Europa die Technologie beherrschen die man braucht. Entweder man verabschiedet sich von dem Konzept und stellt der Industrie frei die Rakete zu entwickeln die sie für konkurrenzfähig erachten und bezahlt dann eine fixe Summe für die Entwicklung (das die Industrie sie selbst finanziert wird es wohl in Europa nicht geben). Oder man bringt die Länder auf einen gleichen Stand, z. B.. indem man ein Triebwerk gemeinsam in Frankreich und Deutschland entwickelt oder Booster in Italien und Schweden. Doch dann wäre ich eher für eine Ariane 5 "2.0". Man könnte die Architektur der ESC-B überlegen, die zu schwer ist. Air Liquide könnte Astrium Bremen beibringen  leichtgewichtige Cryotanks zu konstruieren. SNECMA und Astrium Lampoldshausen könnten ein preiswerteres und schubstärkeres Vulcain 3, das schon lange gefordert wird gemeinsam entwickeln. Fiat Avio und MT Aerospace könnten zusammen leichtgewichtige Alternativen zu den EAP zu bauen die man auch so auslegen könnte das es mehr als eine Version der Ariane 5 gibt.

Kurzfristig halte ich den Ansatz den Lockheed nun verfolgt um die Atlas erneut zu platzieren für erfolgsversprechend: ein kostenloser Neustart. Angesichts nun 59 erfolgreichen Starts in Folge ist das Risiko überschaubar, es reduziert die kosten für die Kunden aber um 12%. Versicherungsprämien honorieren leider Langzeiterfolge nicht, dort zählen nur eine kleine Menge an Starts in den letzten Jahren, so wird ILS, wenn sie bis Jahresende, also eineinhalb Jahre lang keinen Fehlstart haben schon wieder die die Prämien von Arianespace erreicht haben. Das könnte abgesichert werden durch die ESA und ist effektiver als die Subventionen.

Ansonsten gibt es natürlich noch die Entscheidung nicht zu subventionieren und nichts neues zu entwickeln. Man wird dann nur wenige Starts durchführen, eventuell gar keine mehr sondern nur noch europäische Starts (also 1-3 Flüge pro Jahr), aber selbst wenn dann die Träger doppelt so viel kosten wie heute, würde man erst nach 25 Jahren (ohne Verzinsung) die gleichen Kosten haben die für Ariane 5 ME und Ariane 6 anfallen.

27.3.2014: Das nötigt mir Respekt ab ....

und zwar folgende Passage aus der Presseinformation der JAXA:

Why do we need to develop a new flagship launch vehicle now?

As utilization of space is now imperative in various areas, such as using satellite data for our daily lives, it is important to secure the independent space transportation capability without relying on other countries to launch a satellite. Accordingly, the Japanese government also stipulates an autonomous space launch capacity as a basic space policy. The current flagship launch vehicle, H-IIA, is based on the conventional design concept of its predecessor, H-II, thus the H-IIA launch system applied many of the facilities built for the H-II. In other words, they are aging at over 30 years old since the H-II days, and they became so old that their maintenance costs are increasing year on year. In addition, no new launch vehicle development project has been conducted for about 15 years after the H-IIA development, hence skilled engineers who were involved in the actual development are graying. If we left this situation unattended, Japan will face difficulty to maintain our development and launch capability of launch vehicles in the future. Although our flagship launch vehicle technology is highly regarded, we need to lower the launch costs in order to procure commercial satellite launch demand from overseas in addition to our country's government satellites.. We have to renovate the overall launch system and develop a new flagship launch vehicle with high competitiveness for overcoming the above challenges and making it sustainable."

Also wir müssen die H-III oder H-X (einen Namen gibt es noch nicht) entwickeln weil zum einen Anlagen veralten, zum andern haben wir keine neue Trägerrakete seit 15 Jahren entwickelt, so veraltet das wissen und so veraltet auch das wissen und die Operationskosten werden höher.

Nun ist Japan in einer anderen Situation als Europa. Es gelang nie die H-II kommerziell zu vermarkten zwei Starts wurden nur in 20 Jahren gewonnen. Japan braucht also nur ein Vehikel für nationale Starts, das waren in 20 Jahren 33 Starts also nicht mal zwei pro Jahr. Während man mit der Argumentation der Anlagen vielleicht noch recht hat, begibt man sich aber mit der Argumentation der Wissensbasis aufs Glatteis. Denn das heißt im konkreten, dass man dauernd was neues entwickeln muss. Eine Argumentation die man auch bei der bemannten Raumfahrt in den USA findet, dort aber aus anderem Grund. Es gibt dort noch weniger als bei uns einen festen Mitarbeiterstamm - gibt es ein neues Projekt so werden Arbeiter angestellt auf ihren Job trainiert und danach wieder entlassen und zum anderen beruht bemannte Raumfahrt viel weniger auf technische Entwicklungen die man dokumentieren und die dann ein Ingenieur nach Einarbeitung verstehen kann, sondern Abläufen die einstudiert und verstanden werden müssen, also mehr erfahrungswissen.

Aber vielleicht wäre das mal eine Argumentationshilfe für die ESA. Hier mal eine analoge Begründung für die Entwicklung der Ariane 6

"Wir müssen unser neues Flagschiff entwickeln um die technologische Entwicklung in Europa zu stärken und zu fördern. Seit der Entwicklung der Ariane 5 sind Dreißig Jahre vergangen. Anlagen veralten und die Operationskosten steigen an. Zudem ist in Dreißig Jahren die technologische Entwicklung nicht stehen geblieben und an die soll Ariane 6 wieder anknüpfen. Die Entwicklung der Ariane 6 soll die Raumfahrtindustrie in Europa stärken, indem die Entwicklung mehr diversifiziert wird und jedes Land fähig ist nicht nur ein Teil, sondern mehrere Baugruppen zu fertigen. Damit beleben wir auch die Konkurrenz und senken die Kosten. Weiterhin wird Ariane 6 die Sojus ablösen und durch Synergien die Vega verbilligen. Damit wird Europa auch in Zukunft führend im Transport von geostationären Satelliten sein, die neue Trägerrakete wird aber auch ESA-Missionen die nicht in den GTO gehen entscheiden verbilligen."

Nur klappt das nur wenn man es auch umsetzt. Das Problem: Bisher achtete Frankreich drauf die Kernentwicklungen selbst zu machen und den Rest trat man dann an andere Länder ab. Italien hat das durchschaut und mit der Vega eine neue Rakete entwickelt, weitgehend selbst finanziert und ist nun im Besitz des Wissens wie man Filament-CFK Booster großer Baumlange baut. Bei der Konzeption der Ariane 6 bedeutet dass, das heute nur diese beiden Länder die Rakete bauen können, für den Rest bleiben ein paar Strukturteile oder Nutzlastverkleidungen / Elektronik übrig.

Wenn man den Kreislauf durchbricht, Deutschland z.B. die Düsen der Booster und gleichgewichtige Tanks der Oberstufe, fertigt, Frankreich die Hülsen, Italien das Vinci Triebwerk, Schweden mal eine Nutzlastverkleidung und Belgien die Elektronik, dann wäre viel geholfen. Wir hätten auch eine breitere Basis für die Industrie - ein Land hat die Entwicklung angestoßen und beherrscht sie und ein zweites produziert im Serienbau und eignet sich so die Technologie auch an. Für die Zukunft kann man so auch zwischen verschiedenen Anbietern wählen. Denn welche Wahl hat die ESA bei der Ariane 6? Triebwerke mit größerem Schub und flüssigen Treibstoffen kann nur Snecma. Moderne Feststoffbooster können Fiat Avio und Snecma, leichte Tanks kann nur Air Liquide - so landet man immer bei den gleichen Firmen die immer mehr können und die anderen dürfen dann Stahlrollen zu Zylindern walzten oder druckgeförderte Triebwerke bauen die nicht viel komplexer als Satellitenantriebe sind.

Würde sich die ESA dafür entschließen und auch ein modulares Konzept (mehrere Boosterkonfigurationen für unterschiedliche Nutzlasten, die auch die Sojus überflüssig machen und so die Startzahl bzw. die Aufträge für europäische Firmen erhöhen) vorsehen, dann wäre sogar ich für die Ariane 6. Leider sieht es nicht so aus: Im Gegenteil, DLR Chef Wörner fordert eine Änderung der Konfiguration, dass die Ariane 6 wieder zum Portfolio der deutschen Industrie past anstatt dafür zu kämpfen, dass Frankreich mal neue Technologien an Deutschland abtritt.

1.4.2014: Raumsonde "Mars Dust"

Die nächste Runde für Discovery Class Sonne ist eröffnet, nachdem die NASA den nächsten Rover um zwei Jahre nach hinten verschoben hat. Einer der ersten Kandidaten ist die Mars Dust Mission, die gerade wegen des amerikanisch-russischen Verhältnis in den Schlagzeilen ist.

Das Projekt war das Ergebnis einer gemeinschaftlichen russisch-amerikanischen Studie die vor kurzem im renommierten Journal "Planetary and Space Science" veröffentlicht wurde. Russische Wissenschaftler erhofften sich eine Argumentationshilfe für eine Phobos Grund 2 Mission, die nach 2020 starten soll, amerikanische Wissenschaftler wollten simulieren was mit Meteoriteneinschlägen passiert, vor allem dem Auswurfmaterial um festzustellen in welchem Radius sich verteilt und Russland wollte wissen ob Phobos solches Material aufsammeln könnte.

Das Ergebnis war, das durch die dünne Atmosphäre und geringe Fluchtgeschwindigkeit sehr viel Material bis in große Höhen gelangt und vor allem der Marsmond Phobos eine Menge Marsmaterial "aufgesammelt" hat. Bis zu einem Viertel des lockeren Materials an der Oberfläche von Phobos könnte vom Mars stammen.

Das inspirierte Wissenschaftler am Ames Forschungszentrum der NASA zu dem Vorschlag einer Mission die Material von Phobos zur Erde bringt. Anders als bei der Phobos Grunt Mission ist man vor allem am Marsmaterial interessiert. Seit Jahrzehnten taucht ja eine Solche Mission bei den Langzeitplanungen der NASA auf, doch es fehlt die Finanzierung einer solchen auf mehrere Milliarden Dollar geschätzte Mission.

Am Ames Forschungszentrum, das ja schon Erfahrungen mit 2Low Cost Missionen" hat, wie Pioneer Venus oder Pioneer 10+11, zuletzt LADEE, überlegte man sich wie man im Rahmen einer Discovery Class Mission Bodenproben vom Phobos zur erde zurückbringen kann. Das setzt eine Obergrenze von 500 Millionen Dollar ohne Trägerrakete. Michael Carpenter, Wissenschaftler an der Uni von Arizona schrieb in seinem Blog: "At first we looked after existing Hardware we could use. MAVEN should be usable, since it too needed a lot of fuel and is also a cost capped Mission". MAVEN, die derzeit auf dem Weg zum Mars ist wird allerdings nur auf einer Marsumlaufbahn bleiben, und nicht zur Erde zurückkehren. MAVEN erwies sich als an der Grenze der Nutzlast einer Atlas 551, trotz Umstellung des Antriebssystems auf einen diergolen Treibstoff und Gewicht zu sparen. Die wissenschaftliche Nutzlast musste radikal verschlankt werden und auf eine Weitwinkel- und Telekamera beschränkt werden.

Doch das Hauptproblem war: wie gewinnt man Bodenproben und bringt sie zur Erde zurück. Dazu Carpenter: "We looked at previous Missions which sampled extraterrestial Material. NASA launched in the nineties the Stardust and Genesis Missions. The Capsules of these could be used. Also we thought about buying a capsule form Japan which recently developed one for their Hayabusa Mission, this might be cheapier than rebuild 20 year old hardware".

Doch das Kernproblem war: wie gewinnt man Bodenproben und vor allem in einer Menge die ausreichend für Analysen ist (wie oben beschrieben ist man ja an der Marsmaterie interessiert und die macht nur einen Teil der Oberflächenmaterie aus, wobei die Schätzung mit einem Viertel schon optimistisch ist, es können auch nur wenige Prozent sein). Bohrungen schieden wegen der Kosten für die zu entwickelnde Hardware ebenso aus wie Greifer. Es würde aber auch Staub ausreichen. Carpenter "On Earth you would use an vacuum cleaner. But in Space it won't work, unlike his name suggest, a vacuum cleaner won't function in vacuum". Dann las jemand von in den neulich veröffentlichten Unterlagen der NRO über das KH-9 Projekt die nun freigegeben wurden und kam auf die Idee: Warum nutzt man nicht die Technologie, die man für den Filmtransport entwickelt hat? Bei den Spionagesatelliten wurde Film von der Filmrolle durch die Kamera gezogen, belichtet und dann in eine Rückkehrkapsel verfrachtet die schließlich geborgen wurde. Dafür gibt es funktionierende Hardware. Das System für KH-9 war viel zu schwer, doch man konnte aus einem Museum sich noch eine funktionierende Kamera für das KH-2 System ausleihen. Diese hielt auch die Gewichtsgrenzen ein. Die KH-2 Kamera kann rund 36 kg Film transportieren.

Monatelang tüftelte man allerdings wie man Staub aufnehmen kann. Der Film wurde durch eine dünne Schicht Mylarfolie ersetzt, die Verringerung der Dicke erlaubt es an der Oberfläche gebundenen Staub mitaufzurollen, ohne das Transportsystem zu verändern. Doch bald gab es Ernüchterung. Alle getesteten Kleber fielen nach einem Monat simulierten Weltraumbedingungen (Vakuum, Erhitzung auf +90 und Abkühlung auf -110 Grad) aus. Teilweise bildeten sie feste Krusten die den Film beim Transport hängen ließen, im besten Fall verloren sie jegliche Haftfähigkeit. Schlussendlich versuchte man es mit einer anderen Technik: Die Folie wurde auf der Unterseite aluminisiert und elektrostatisch aufgeladen. Nun zog sie sogar Staub an, ohne das sie damit in Kontakt kam, doch beschränkte sich dies auf sehr kleine Partikel bis maximal 100 Mikrometer Durchmesser. Mittels Kleber hoffte man noch größere Staubkörner bis zu 500 Mikrometer Größe aufnehmen zu können. Dafür vereinfachte sich der Transport, man kann auf einen Mechanismus verzichten der größere Partikel zurückhält und durch Abfahren eines Spannungsprogramms kann man nacheinander von einer Fläche zuerst den feinen Stauvb aufnehmen und dann sukzessive größere Partikel. Trotzdem wird die Menge sehr klein sein etwa 2-3% des Gewichts der Folie, das wären bei 36 kg Folie rund 720 bis 1080 g.

Zwei Probleme gab es jedoch. Zum einen war der KH-2 Mechanismus sehr schwer und wog 110 kg, was zusammen mit der Kapsel dann die Nutzlastkapazität der Atlas 551 sprengte, wenn man MAVEN als Basis nutzt. Eine Neuentwicklung wäre aber zu teuer. Zum zweiten müsste sich Maven jeweils für eine Bodenprobenentnahme auf die Seite legen, wodurch die Kommunikationsverbindung unterbrochen ist. Zumindest für erstes Problem gab es eine Lösung: Roskosmos wollte sich an dem Projekt beteiligen, auch weil die Phobos Grunt 2 Mission nicht stattfinden wird. Putin persönlich soll das Projekt abgelehnt haben: nach drei fehlgeschlagenen Sonden zu Phobos wäre der Himmelskörper schon als Unglücksbringer gebrandmarkt, so eine inoffizielle Stellungnahme. Russland würde eine Proton Trägerrakete und eine Fregatoberstufe zur Verfügung stellen. Beides zusammen erhöht die Nutzlast zum Mars von 4,7 auf 6 t und verringert die Kosten für die NASA. Bedingung war ein Anteil von 20% an den Bodenproben und die Mitführung der Fernerkundungsinstrumente von Phobos Grunt. Dieses Mehrgewicht von 40 kg war bei dem nun üppigeren Gewichtsbudget tragbar und so kam man zu einer Einigung bis ...

... ja bis Russland die Krim annektierte. War das Projekt vorher der heißeste Kandidaten für die nächste Runde der Mars Scout Missionen, über die im September entschieden wird, so ist es nun ein krasser Außenseiter, angesichts der abgekühlten russisch-amerikanischen Beziehungen. Zwar wurde gerade betont wie wichtig die Mission sei, gerade um zu zeigen, dass man jenseits der Politik zusammenarbeiten kann, doch leider scheint man gerade das Gegenteil vorzuhaben. So wird derzeit erwogen die RD-180 in den USA zu bauen, obwohl alleine der Aufbau der Produktion 1 Milliarde Dollar kosten soll. Die Maxime scheint zu sein: Keine Abhängigkeit von Russland. das hat schon früher Programme beendet, so die erste Zusammenarbeit die mit Apollo-Sojus begann als unter Carter ein Konfrontationskurs begann, der unter Reagan noch schlimmer wurde.


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