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Web Log Teil 298: 10.9.2014 - 12.9.2014

Sollte man verschimmelte Lebensmittel wegwerfen?

Wie Niels schon feststellte, fehlt mir derzeit die Inspiration für neue Artikel, stattdessen arbeite ich an neuen Versionen meiner Programme. eine von MP3Database ist schon erschienen, eine von Randomcopy gerade in Arbeit. Aber gestern kam bei Quarks & Co das Thema Käse und dabei auch das der "Schimmel" in Roquefort Käse auch auf Roggenbrot gedeiht und dort gifte produziert. Zeit sich also etwas genauer mit Schimmelpilzen zu beschäftigen.

Unter Schimmelpilzen versteht man eine sehr breitgefächerte Gruppe von Pilzen, die eines gemeinsam haben: sie bilden ein filamentöses Geflecht von Hyphen und haben nur kleine Fruchtkörper. Die meisten sind Saprobionten, d.h. sie bauen nicht mehr lebende organische Substanz ab. Das sind Lebensmittel aber auch Totholz, Blätter, Leder, Chitingerüste von Insekten (tote Tiere wird man in der freien Natur kaum von Pilzen zersetzt werden, dafür werden sie zu schnell von Aasfressern vertilgt). es gibt aber auch Ausnahmen, die lebende Organismen, vor allem Pflanzen befallen und dann gefürchtete Pflanzenschädlinge sind.

Der Lebenszyklus eines Schimmelpilzes ist relativ einfach: Eine Spore, die so klein und leicht ist, dass sie sehr lange in der Luft schwebt, landet auf einem Lebensmittel, keimt aus, bildet ein Geflecht von Hyphen, das Enzyme ausscheidet und damit das Lebensmittel ersetzt und einfache Bestandteile aufnimmt. Hyphen sind sehr feine Schläuche die nur unter dem Mikroskop zu sehen sind und die zusammen ein sehr verzweigtes und dichtes Geflecht, das Myzel bilden. Das Myzel wächst und am Schluss bildet der Schimmel Fruchtkörper mit neuen Sporen, die dann schon durch einen Lufthauch aufgewirbelt werden.

Schimmelpilze sind daher ubiquitär und auskeimende Sporen haben schon zur Entdeckung der Wirkung von Penicillin geführt (eine Spore eines Penicilliumpilzes keimte auf einer Agar-Agar Schale einer Bakterienkultur aus und das ausgeschiedene Penicillin tötete alle Bakterien in der Umgebung ab). es gibt aber nicht nur die positive Wirkung. So wird der "Fluch des Pharao" (viele Tote unter den Ausgräbern des Tut-Anch-Amun auf Sporen von Schimmelpilzen zurückgeführt die beim Öffnen des Grabes eingeatmet wurden). Pilze scheiden nicht nur Enzyme ins Lebensmittel aus, sondern auch Gifte, giftig entweder für Bakterien oder für Menschen. Daneben kommen weitere Abbauprodukte, die den Geschmack des Lebensmittels beeinträchtigen können.

Unter allen Mikroorganismen, die Lebensmittel verderben können, sind Pilze die Überlebenskünstler. Pilze keimen noch aus wenn ein Lebensmittel zu trocken oder zu wenig freies Wasser (nicht durch Salz oder Zucker gebunden) enthält, sodass Bakterien dort nicht wachsen können. Dazu gehören z.B. Erdnüsse, Brot, Hartkäse oder Marmelade mit einem zu geringen Zuckergehalt. Sie tolerieren viel saurere pH-Werte als Bakterien und wachsen sogar noch in purem Essig oder Zitronensaft. Sie wachsen auch noch bei Kühlschranktemperaturen. Allgemein wachsen sie bei kühleren Temperaturen (Optimum 20-25 °C, Bakterien dagegen bei 30-40°C)  und ihre Sporen sind robuster: sie sind hitzetolerant, benötigen kein Wasser und wie der Fluch des Pharaos beweist auch noch nach Jahrtausenden keimfähig.

Nun sind nicht alle Pilze für uns gefährlich. Viele sind sogar nützlich und werden in der Lebensmittelherstellung eingesetzt: Mit Schimmelpilzen werden Salamis überzogen, sie werden für die Herstellung von Camembert, Gorgonzola und Roquefort und andere Käsesorten verwendet. Hefen (Wein-, Bier und Brotherstellung) gehören übrigens nicht zu den Schimmelpilzen, können aber auch ein Lebensmittel verderben. Die meisten Arten sind zu anaeroben wie aeroben Abbau fähig. Der Aerobe erfolgt bei Anwesenheit von Sauerstoff und wird bevorzugt, fehlt der Sauerstoff so bilden sie Gärungsprodukte wie Ethanol.

Das gefährliche an den Schimmelpilzen ist, das der Laie nicht die Schimmelarten auseinander halten kann. Alle bilden Fruchtkörper die weiß, grünlich, bläulich oder schwarz sein können. Penicillium roqueforti, der Edel-Blauschimmel in Gorgonzola und Roquefort, sieht genauso aus wie der Blauschimmel, den man auf Brot oder Orangen findet. Die Pilzgifte sind zum Teil auch hitzestabil, wirken also auch noch wenn das Lebensmittel erhitzt wurde und so auch die Geruchsstoffe die der Pilz bildete ausgetrieben wurden. Zum Teil sind sie hoch potent. Aflatoxine, die von Aspergillus Arten wie Aspergillus Flavius und Aspergillus Niger gebildet werden, haben z.B. eine LD50 (Dosis bei der 50% der Versuchstiere sterben) die auf den Menschen übertragen 1-10 mg/kg Körpergewicht beträgt. Sie sind damit so giftig wie Zyankali. In den Sechziger Jahren staben auf einer Truthahnfarm 100.000 Tiere nachdem sie mit kontaminierten Erdnüssen gefüttert wurden.

Bedeutender ist, das Aflatoxine aber auch andere Pilzgifte, krebserregend sind. Dafür reichen schon viel kleinere Mengen von 10 Mikrogramm/Kilogramm Körpergewicht. Sie zählen damit zu den am stärksten krebserregenden Stoffen die man kennt. Auch andere Pilzgifte gelten als krebserregend. Man kennt heute 300 Pilzgifte die von 250 Arten produziert werden. Manche Arten haben bevorzugte Lebensmittel, so Pencillium Expansum auf Obst (produziert das Pilzgift Patulin) oder Claviceps purpurea auf Getreide (Mutterkorn). Manche Arten sind nicht so wählerisch. So findet man Aspergillusarten auf Nüssen und Gewürzen, aber auch Getreide.

Aufgrund der Tatsache, dass die Hyphen um so langsamer vordingen können je härter und trockener ein Lebensmittel ist, gibt es den Ratschlag bei Käse nur die verschimmelte Rinde großzügig wegzuschneiden. Weiche Lebensmittel wie Früchte oder Brot sollte man dagegen ganz entsorgen. Das Problem ist, das man als Laie nicht erkennen kann wie weit der Pilz sein Myzel ausgebreitet hat, denn die Hyphen sind nur mit dem Mikroskop zu sehen. Bei einer Untersuchung war bei einem verpackten Toastbrot bei dem man die Fruchtkörper auf der zweiten und dritten Scheibe sah auch die letzte Scheibe auf der anderen Seite schon mit Hyphen durchzogen - 20 cm von der Stelle mit dem "sichtbaren" Befall entfernt. Ein Laie hätte wohl noch einige Scheiben nach der betroffenen Stelle, aber sicher nicht das ganze Brot weggeschmissen, schließlich zeigen die anderen Scheiben keinen Befall und wären wohl auch sensorisch in Ordnung.

11.9.2014: Ein unbemannter Raumstationsersatz?

Also ich greife mal Niels Vorschlag auf wie eine "unbemannte ISS" aussehen könnte. Ich bin mir sicher das ich das schon mal im Blog erwähnt habe, aber trotzdem nochmal das Thema. Fangen wir mal an mit einer Bestandsaufnahme. Was wird an der ISS geforscht und was nicht? Was zuerst auffällt ist, das die Fragestellungen für die sonst Satelliten gestartet werden keine Rolle spielen. An Bord der ISS wird keine Erderkundung betrieben (dafür ist schon die Umlaufbahn nicht geeignet), keine Astronomie (Beobachtung der Sonne, Planeten, Sterne, Milchstraße oder des Kosmos), keine physikalische Erkundung der Erde (Vermessung des Schwerefeldes, der Magnetosphäre, der Teilchengürtel).

Die Forschung an Bord der ISS umfasst drei Gebiete: Physik, Biologie und Medizin. In der Physik nutzt man die fehlende Schwerkraft aus, um Vorgänge zu untersuchen, bei denen die Schwerkraft sonst andere viel schwächere Kräfte verdeckt. Das betrifft vor allem Strömungen in allen Medien. Metalle mischen sich, die sonst wegen der unterschiedlichen Dichte sich in Legierungen trennen würden. In Gasen und Flüssigkeiten kann man Diffusionsströmungen beobachten, die sonst ebenfalls von der Schwerkraft überlagert werden. Selbst Plasma verhält sich in der Schwerelosigkeit anders. Niemand erwartet hier einen Durchbruch in der Forschung. Die meisten Dinge sind theoretisch bekannt und werden nun eben praktisch beobachtet. Vor einigen Jahrzehnten glaubte man noch, das man erzeugte Materialien auch kommerziell nutzen könnte, aber das hat sich zerschlagen. Zum einen erreicht man z.B. bei der Züchtung von Reinkristallen von Proteinen viel höhere Reinheiten auf der Erde als auf der ISS und bei vielen Materialproben hat man Alternativen gefunden. So war ein Ergebnis der Forschung an Bord von Skylab das man sehr viel größere Galliumarsenidreinkristalle züchten konnte. Damals ein Material der Zukunft, mit dem Computer viel schneller sein könnten. Da man für Chips (zumindest für Supercomputer) nur eine begrenzte Zahl von kleinen hauchdünne Plättchen braucht, wären selbst kleine Mengen an Bord einer Raumstation interessant. Doch inzwischen erreicht man mit Silizium höhere Schaltgeschwindigkeiten als mit Galliumarsenid.

Das zweite ist die Medizin. Das bedeutet, wie wirkt sich die Schwerelosigkeit auf  den menschlichen Organismus aus. Die Befürworter verweisen darauf, dass die Phänomene (Muskelabbau, Verlust von Knochenmatrix) auch bei bestimmten Krankheiten oder im Alter auftreten. Nur kann man das auch auf der Erde in "Bedrest" Studien sehr gut untersuchen. Die Personen müssen dazu monatelang im Bett liegen - und dort treten natürlich auch die gleichen Phänomene auf, wie bei Alten die kaum Bewegung haben. Die Kritiker sehen das als Selbstzweck - man untersucht die Schwerelosigkeit, aber ohne Raumstation wäre der Mensch nie in einem Stadium, das keine Gewichtskraft längere Zeit auf ihn einwirkt.

Bei der Erforschung der Biologie geht es darum, wie weit die Gravitation auf Organismen einwirkt. Da viele schneller wachsen als der Mensch, kann man bei vielen Pflanzen oder Tieren einen größeren Teil des Lebenszyklus untersuchen. z.B. wie gerade oder schräg wachsen Pflanzen ohne Schwerelosigkeit, können Spinnen ohne Schwerkraft ein normales Netz bilden und wirkt sie sich auch bei Fischen aus (im Meer wirkt sie eigentlich kaum noch, weil die Auftriebskraft relativ stark ist). Daneben kann man auch die Wirkung von ionisierender Strahlung untersuchen, z.B. wie sie das Erbgut verändert. Zumindest letzteres ist mit Strahlenquellen auch auf der Erde möglich. Auch hier gewinnt man die eine oder andere Erkenntnis, doch wohl nicht genug, um die Forschung an Bord der ISS zu rechtfertigen. Den gerade diese biologische Forschung ist weitgehend automatisiert. Daher gibt es auch ab und an unbemannte Missionen, z.B. ging gerade erst eine russische Fotonmission zu Ende bei der Geckos mitflogen. Also diese könnte in jedem Falle von der ISS ausweichen.

Trennen muss man von der Forschung die industrielle Nutzung und den "Public Outreach". Das erste wurde von den Raumfahrtagenturen völlig überschätzt. NASA und ESA hofften das die Industrie sich in größerem Maße beteiligen würden und so ein Großteil der laufenden Kosten wieder hereinkommen würden. Das Interesse war gering bis nicht vorhanden. Man kann diskutieren ob es die Kosten sind, oder der bürokratische Aufwand bzw. die langen Fristen bis auch etwas im All ist. Aber Tatsache ist das die ISS kaum von der Industrie genutzt wird. Geschieht das einmal so ist das gleich eine größere Pressemitteilung wert. Nach der DLR beträgt der Industrieanteil 5%. Andere Forschungsgebiete außer den obigen drei machen weitere 15% aus. Dabei wird die ISS oft nur genutzt, weil es billiger ist eine Nutzlast dorthin zu bekommen, als einen Satelliten für die Nutzlast zu bauen. Das gilt so für den AMS-02 Detektor, der eben nur der Detektor ist. Die Stromversorgung kommt von der ISS, die Bahn ist egal bei dem Experiment und die Daten werden auch vom Computersystem der ISS übernommen und übertragen. Diese Paradoxie führt inzwischen dazu, das Cubesats im Inneren eines Raumtransporters zur ISS gebracht werden und dort bei einem Außeneinsatz oder durch die Luftschleuse entlassen werden. Das ist offensichtlich einfacher als auf eine Rakete zu montieren.

Public Outreach bezeichnet Öffentlichkeitsarbeit. Dazu gehören alle Aktivitäten die dazu dienen die ISS populärer zu machen, bemannte Raumfahrt zu rechtfertigen oder Begeisterung für Raumfahrt zu wecken. Das ist ein breites Spektrum, das losgeht von der Dokumentation der Arbeit selbst (NASA TV, Inboard und Outboard Kameras), über Experimente von Schülern die durchgeführt werden wie derzeit die Aktion 42 der DLR. Das ist interessant und es gab dies schon bei der ersten US-Raumstation Skylab. Nur kann man dies als typisches "Nice to have" Feature ansehen. Damit kann man die ISS nicht rechtfertigen. Bei der ISS reden wir von mindestens 100 Milliarden Dollar Aufbaukosten und laufenden Unterhaltskosten alleine von ESA und NASA zusammen in der Höhe von 3,6 Milliarden Dollar pro Jahr. Zum Vergleich: TerraSAR-X als Erderkundungssatellit kostet um die 150 Millionen Dollar, eine Mittelkasse Mission der ESA und NASA liegt bei rund 500 Millionen Dollar (MAVEN z.B.liegt bei 450 Millionen) und für die jährlichen Unterhaltskosten könnte man eine "Flagship" Mission bauen, die sich ESA und NASA nur alle zehn Jahre leisten. Das sind z.B. Cassini oder Curiosity.

Schwer ist es Forschung in Werte zu übersetzen. Weltraumforschung ist zudem immer teurer als Forschung an einer Universität oder einem Forschungsinstitut. Das liegt an den Anforderungen (man kann in der Regel nichts reparieren, muss die Daten auch verarbeiten und kann sie nicht einfach zum nächsten PC übertragen, und man muss die gesamte Umgebung mit starten (Stromversorgung, Thermalkontrolle, evtl. Substrate, Gase, Flüssigkeiten). Aber wenn man versucht Forschung in Zahlen zu fassen, dann tut man es indem man Veröffentlichungen und Zitate zählt. Je mehr Veröffentlichungen es gibt, desto mehr Forscher haben die Daten genutzt und daraus Erkenntnisse gewonnen. Das alleine ist noch nicht aussagekräftig. Denn es gibt in der Wissenschaft Hierarchien. Es gibt Publikationen die sind international top, welche die sind national top und welche die stehen in der zweiten Reihe. Das ist ähnlich wie bei Zeitungen: Da ist die Frankfurter allgemeine auch bekannter und höher geschätzt als das Käsblättle des DM-Marktes. Zudem müssen die vielen Professoren, Doktoranden und Doktors die es weltweit in Universitäten gibt ja auch jemanden haben der ihre Arbeit veröffentlicht, auch wenn es nur die Entdeckung der 125-sten Maillardverbindung und nicht vielleicht eine Arbeit die nächstes Jahr den Nobelpreis bekommt. Auffällig bei den Veröffentlichungen die Erkenntnisse der ISS wiedergeben ist, das sie selten in der Spitzengruppe erscheinen, das unterscheidet sie von anderen Raumfahrtmissionen.

Das zweite Kriterium ist das Zitieren. Das bedeutet: Eine wichtige Veröffentlichung wird von vielen gelesen, und als Basis für weitere Untersuchungen genommen. Sie verifizieren sie, erweitern sie forschen in dieser Richtung weiter, nutzen das Verfahren. Dann wird auf die Originalarbeit verweisen, sprich zitiert und je mehr Zitate es gibt desto wichtiger (kann) diese Arbeit sein. Auch hier findet man eher weniger Zitate pro Arbeit bei Erkenntnissen von der ISS. Dies gilt übrigens für alle ISS Aktivitäten als Summe, während man sie sonst ja nur mit einer anderen Weltraummission vergleicht.

So, nach dieser Bestandaufnahme dann morgen zu einem Vorschlag wie eine unbemannte ISS aussehen könnte.

12.9.2014: Ein unbemannter Ersatz für die ISS - Teil 2

Kommen wir nun zu dem eigentlichen Teil - wie könnte man die ISS unbemannt ersetzen? Um sich mit der Frage zu beschäftigen, ist es zuerst mal ganz sinnvoll sich zu informieren, was es an Konzepten in dieser Richtung schon gab. Es ist erstaunlich wenig. Die CNES plante mal eine unbemannte Raumstation Solaris, die nur kurzzeitig von Astronauten zum Reparieren und Auswechseln von Proben besucht wäre. Das fand dann seine Fortsetzung im ersten Konzept von Columbus, das damals auch autonom arbeiten konnte und von einer ebenfalls von Astronauten ausgesetzten und wieder eingefangenen "Free Flying Plattform" ergänzt wurde. Aus letzterer wurde Eureca, die auch einmal ins All flog. (Ausgesetzt im Juli 1992, eingefangen im Juni 1993). Die NASA hatte als Gegenstück den LDEF Satelliten in dem man Experimente unterbrachte und der später eingefangen wurde. Beides waren aber Plattformen mit Experimenten, nicht gedacht für biologische Forschung oder Materialforschung, ohne Druckbehälter sondern eher Instrumententräger oder Träger für Materialproben deren Veränderung im All man untersuchen wollte. Beide waren aber anders als Satelliten nominell wiederverwendbar wie dies auch bei einer Raumstation der Fall ist (die Station bleibt, die Experimente werden ausgewechselt).

Bei den USA verwundert milch dies nicht, nachdem ich ein Buch (Digital Apollo) über die Entwicklung des Apollo Computers gelesen habe. Das Thema ist dort sehr weit gefächert behandelt und geht auch auf die Konzepte für die Unterstützung des Menschen bei der Arbeit ein. Sehr deutlich wird, das in der NASA sehr bald die Astronauten durchsetzten, alles selbst zu steuern. Die Bodenkontrolle bekommt zwar  viel mehr Informationen über den Zustand des Fahrzeugs (einfach weil man gar nicht den Platz hat die alle im Raumfahrzeug darzustellen und zwei Piloten auch mit der Informationsfülle überfordert wären), sie kann aber nicht steuern. Das begann mit Mercury, in denen die Astronauten ursprünglich nach NASA-Planungen nur Passagier sein sollten, wo die Astronauten durchsetzten, dass sie alle Bodenkommandos "überstimmen" konnten. Bei Apollo wollte man wegen der vielen Kommandos und Tasteneingaben (10.500 im Schnitt bei einer Mission), wenn man schon nicht steuern konnte wenigstens einen Fernschreiber installieren - das ersparte, das man die Kommandos mündlich durchgab, die Besatzung diese aufschrieb und nochmals vorlas. Er wurde von den Astronauten abgelehnt, die sich nicht als "Befehlsempfänger" sehen wollten. Bei Skylab zog er ein, auch weil die Aufgaben durch die vielen Experimente komplexer wurden und nur wenige Astronauten im Programm waren. Skylab konnte auch vom Boden gesteuert werden, allerdings nur die Station, nicht die Experimente.

Das ganze blieb bis in die Shuttle Ära - auch nach Anpassungen gab bis zum letzten Shuttleflug das Hardwarehindernis noch, das man das Landefahrwerk nur von Hand ausfahren kann.

Nach dieser Vorrede ist klar, dass man sich sicher in den USA nicht sehr mit unbemannten Raumstationen beschäftigt hat, da könnte ja der Eindruck entstehen, man bräuchte keine Menschen im All. Bei der ISS ist heute dagegen schon vieles automatisiert und wird nicht von den Astronauten betreut, sondern von den Experimentatoren die an einem Kontrollzentrum einen Daten- und videolink zu ihrem Experiment haben oder ferngesteuert Einstellungen verändern können. Das ergibt sich aus der einfachen Tatsache, das es in der Regel drei Nicht-russische Astronauten auf der ISS gibt, die an Bord von drei Labors im westlichen Teil mit insgesamt 33 Racks Experimente betreuen können. Jedes Rack hat mehrere (3-5) Einschübe. Experimente belegen meistens einen Einschub, größere auch mehrere. Die Zahl der Experimente ist daher groß, alleine wenn man die unterschiedlichen Instrumente nimmt (die meist für mehrere verschiedene Fragestellungen genutzt werden können) kommt man leicht auf über 100. Es ist klar das 3 Personen die nur wenige Stunden pro Tag für Experimente Zeit haben, diese nicht alle gleichzeitig betreuen können.

Wo ist der Mensch heute nötig?

Offensichtlich wenn man etwas auswechseln muss. Das können Proben sein, das können Reparaturen sein, es können aber auch Experimente sein. Die Versorgung mit Gasen, Strom, Wasser etc. kann auch durch Systeme gewährleistet werden. Eine/Ausschalten, Daten Abrufen, Steuern der Umgebungsbedingungen, ist auch durch Telemetrie und Videoüberwachung möglich.

Ich sehe auch keinen Grund, warum der Mensch hier nicht durch Roboter ersetzt werden kann. Vielleicht nicht durch einen, aber durch mehrere mit unterschiedlichen Fähigkeiten und Werkzeugen an den Armen. Es könnte so mehrere Roboteer genutzt werden die zusammen die Fähigkeiten eines Manschen haben. Die Grenze wäre wo sie sich gegenseitig beeinträchtigen, also im Wege stehen. Jeder Roboter könnte von einem Team im 24 Stunden Betrieb in mehreren Schichten betreut werden. In der Summe bin ich mir sicher, wird man selbst, wenn jeder Roboter durch Fernsteuerung langsamer ist, als ein Mensch, leicht die Besatzung ersetzen, denn diese hat derzeit nur wenige Stunden pro Tag für Experimente Zeit. Ich bin mir sicher, das die Herausforderungen auch der industriell genutzten Robotertechnik zugute kommen und damit einem Industriezweig der wichtig ist und in dem viele in Deutschland arbeiten. Die eingesetzten Roboter sollten im Idealfall den Menschen nicht nur ersetzen, sondern übertreffen. Davon sind sie heute weit entfernt, auch wenn sie einzelne Tätigkeiten besser können, so ist die Summe der Dinge die man mit Händen und Armen tun kann noch von keinem Roboter erreicht. weiterhin müssen sie auf engstem Raum zusammen arbeiten können und wünschenswert wäre auch ein kabelloser Betrieb (Akku mit dem Gang zur Aufladestation), sonst könnte es leicht zum Kabelsalat kommen. Auch hier fällt es leicht sich Einsatzgebiete bei der Herstellung auszumalen wo dies von Nutzen sein könnte.

Ob man Experimente auswechselt, repariert oder ersetzt ist prinzipiell eine Designphilosophie. Reparieren ist das zeitnaheste, aber sicher auch herausforderndste an die Robotik - man muss die Experimente entsprechend auslegen und trotzdem gibt es da keine Routinehandlungen. Einfacher ist es da ein Experiment auszuwechseln, doch muss man trotzdem Feinarbeit erledigen, z.b. es an Stromanschlüsse, Datenleitungen, Gas oder Flüssigkeitsversorgungsleitungen anschließen, letzteres noch dazu dicht. Zudem fällt es länger aus, als wenn man repariert. Die einfachste Möglichkeit ist es gar nicht zu ersetzen sondern bei der nächsten Station ein neues verbessertes zu starten. Das setzt voraus, das eine Station nicht sehr lange betrieben wird.

Das hat auch viel mit dem Design der Station zu tun. Die Extreme sind die die Wegwerfstation und der ISS Nachbau. Das letztere wäre das unwahrscheinlichste Szenario. Es wären wie bei der ISS drei Labore. Sie wären wohl dann aber eher den russischen Modulen vergleichbar, denn es bietet sich an sie mit eigener Stromversorgung auszustatten, sie brauchen zudem Triebwerke um aneinander anzukoppeln, weil kein Shuttle sie zusammenbringt. Der russische Kopplungsadapter hat zudem Leitungen, mit denen man Wasser und Treibstoff transferieren kann, die von einem Versorger gebracht werden. Das Szenario ist aber sehr unwahrscheinlich weil wir drei Labore haben weil es drei große Raumfahrtagenturen im westlichen Teil der ISS gibt und jedes sein eigenes Modul hat. Würde man eine Station nur für die Forschung betreiben, so fände man nicht genug Geldgeber um drei Labore zu betreiben. Die relativ preiswerten Foton Kapseln (umgebaute Wostokraumschiffe) werden z.b. im Schnitt alle drei Jahre gestartet, und sind einige Monate im All. Da fällt es schwer zu glauben, dass man eine unbemannte Station mit mehreren Laboren betreibt.

Die nächst kleinere Lösung ist eine permanent betriebene Station aus einem Modul. Das würde sich unterteilen in einen Druckbehälter und ein Servicemodul wenn man es wie im Westen aufzieht oder einem Labor mit integriertem Servicemodul bei dem dafür der Innenraum verkleinert ist, wenn man es wie in Russland aufzieht. Das ATV dazu zu nutzen, wie vorgeschlagen, wäre möglich aber ineffizient. Wegen der Funktion als Versorger müsste man zu viel umbauen. So wiegt alleine das Treibstoffsystem für den Reboosttreibstoff 1,5 t die nun wegfallen würden, der ICC wäre ohne den rückwärtigen Teil in dem weitere Gas und Flüssigkeitstanks sind auch 1,5 t schwerer als nötig. Dafür reicht die Stromversorgung nicht aus und mit acht Racks ist es trotzdem erheblich kleiner als das Columbuslabor mit 16 Racks.

Wie die ISS könnte ein Versorger das Modul regelmäßig besuchen. Die Bahnanheben, Verbrauchsflüssigkeiten liefern und Proben liefern bzw. Ergebnisse zurückbringen. Für letztere braucht man keine große Kapsel. Die ESA hat für das Columbuslabor den Betrag an essentieller Rückkehrfracht auf 120 kg pro Jahr geschätzt die man problemlos in einer 60-80 cm großen Kapsel unterbringen kann. Natürlich könnte es eine größere Kapsel wie die Dragon sein, es würde aber auch eine kleine reichen die entweder vor dem Weidereintritt ausgestoßen wird oder gleich im Versorger bleibt. Das lehnt sich an das Experiment an, das derzeit im ATV läuft: eine Kamera macht Aufnahmen die von einer Kapsel aufgezeichnet wird, die den Wiedereintritt übersteht, Wenn sie freigelegt ist sendet sie die Bilder über Iridiumsatelliten. Bei entsprechender Robustness bräuchte man nicht mal Fallschirme, die Kapsel müsste nur schwimmen und ein Peilsignal aussenden können.

Wenn die Station relativ preiswert zu bauen ist, z.B. nur so viel kostet wie ein ATV (drei ATV kosten mit Start so viel wie das Columbusmodul ohne Start) dann wäre der nächste Schritt die Wegwerfstation - im Prinzip das gleiche wie beim ersten, nur plant man keinen Experimentenaustausch und keine Versorgung. stattdessen hat die Station einige Rückkehrkapseln für Ergebnisse an Bord und wenn die aufgebraucht sind wird die nächste Station mit neuen Experimenten gestartet. Das Konzept hat auch Vorteile, so kann man Experimente einfacher austauschen und weiterentwickeln. Das ähnelt dann mehr den Spionagesatelliten vom Typ Corona bis Hexagon die damals Filme mit Rückkehrkapseln zur Erde zurückbrachten. das System funktioniert also. Man würde dann eine Station nur so lange betrieben wie es sich lohnt oder sie an Bahnhöhe so viel verloren hat bis sie verglüht. Der Vorteil dieses Konzeptes ist das man einfacher mit einer neuen Station verbesserte oder neue Experimente starten kann, d.h. einen viel schnelleren Innovationszyklus hat.

Doch dazu wird es nicht kommen, denn selbst wenn es die ISS nicht gäbe (mit der ja solche Konzepte konkurrieren würden), denn wenn man nicht ein Feigenblatt für die bemannte Raumfahrt bräuchte, dann würde man niemals die Gelder für die Material- und Biologische Forschung bewilligt bekommen, dafür ist sie zu "unwichtig" in dem Sinne das man zu wenige Ergebnisse für die eingesetzten Mittel bekommt. Verglichen mit dem was ein Satellit kostet und an Nutzen einbringt ist die Materialforschung oder biologische Forschung im Weltraum einfach in der Kosten/Nutzenrelation unterlegen.


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