Home Site Map Sonstige Aufsätze Weblog und Gequassel counter

Web Log Teil 400: 2.10.2014 - 8.10.2014

2.10.2014: Der hat ein Rad ab ...

... musste ich denken als ich diesen Artikel mit Zitaten von Obervisionär Elon Musk las. Er erinnert mich an ein Zitat von Helmut Schmidt: "Wer Visionen hat, soll zum Arzt gehen.". Das geht schon mit den Nahzeitprophezeihungen los: "Earlier this year, Musk announced his SpaceX firm was making 'progress' towards establishing a smaller colony on the red planet by 2020. ".

Ach ja? Bei Berücksichtigung der Startfenster müsste man spätestens im Mai 2020 starten, dass sind keine sechs Jahre mehr. Wie glaubt man will man bei SpaceX in sechs Jahren nicht nur die Trägerrakete entwickeln, sondern auch den Transporter, das Habitat und das alles auch starten? Wenn ja von welchen Einnahmen? Wenn ich die Startpreise von SpaceX als Referenz nehme, um wie viel billiger sie als andere sind, dann würden sie basierend auf den NASA Vorstellungen immer noch einen dreistelligen Milliardenbetrag brauchen. Mit den Einnahmen aus CCDev und Starts können sie das nicht finanzieren. Von SpaceX ist man ja optimistische Zeitpläne gewohnt (Erststart der Falcon heavy: angekündigt im Mai 2011 für Ende 2013, nun wird es nicht vor 2015 dazu kommen). Aber das schlägt doch dem Fass den Boden aus.

Doch das ist nur ein Aspekt. Elon Musk glaubt tatsächlich, dass man den Mars besiedeln muss um das Überleben der Menschheit zu gewährleisten. "Musk said that he believes humans need to either colonise other planets or risk going extinct – a fate he describes as 'inevitable' if we stay on Earth. ". Die Ursachen für das Aussterben? So genau lässt er sich nicht aus: "Musk told Aeon that the absence of any noticeable life on other planets may suggest that the days of humans populating Earth are numbered.  'If you look at our current technology level, something strange has to happen to civilisations, and I mean strange in a bad way,' he added. ".

Aber gehen wir es logisch an: wenn die Menschheit auf dem Mars überleben kann, aber auf der Erde nicht, so muss er eine Ursache in Betracht ziehen, die nicht mit den Menschen zu tun hat. Denn wenn diese z.b. aufeinander Kernwaffen abfeuern, dann können sie das auch auf dem Mars tun. Es muss also ein externes Ereignis sein: Ein Asteroideneinschlag, verstärkte Sonnenstrahlung oder was auch immer? Nun bei den derzeitigen Umständen ist das, als wenn jemand der in Mitteleuropa lebt sagt: "Wir müssen unbedingt die Antarktis besiedeln um unser Überleben zu gewährleisten". Ja ich weiß der Vergleich hinkt: in der Antarktis gibt es atembare Luft, eine Ozonschicht, Wasser und jede Menge Leben. Das alles gibt es auf dem Mars nicht. Man wird aber auf der Erde keinen Platz finden der so unwirtlich ist wie der Mars. Hmm wenn ich es genauer betrachte, wäre vielleicht ein besserer Vergleich den Mount Everest zu besiedeln. Da gibt es zumindest erhöhte UV-Strahlung und zu dünne Luft und auch kein Leben. Doch bekommt man keine Million Menschen auf dem Berg unter. Dabei kostet es etwa 1 Million mal weniger in die Antarktis oder zum Mt. Everest zu kommen als auf den Mars.

Vor allem gibt es ein systemimmanentes Problem: die Menschheit kann nicht nachhaltig mit der Umwelt umgehen. Derzeit verbrauchen wie die Ressourcen von 2,5 Erden, sprich wir verbrauchen zweieinhalb mal mehr als nachwäschst. Das ist nicht auf heute beschränkt. Seit der Homo Sapiens Sapiens auftritt, rottet er Tierarten aus, verändert die Umwelt und macht Landstriche unbewohnbar. Das gang los in der Jungsteinzeit, als zahlreiche Großtier-Säugetierarten weltweit entlang des Vordringens der Menschheit ausstarben. Bei Amerika kann man es sogar zeitlich mit der Ausbreitung des Menschen nach Süden korrelieren. Dann wurden Wälder weltweit zugunsten von Landwirtschaft gerodet, in manchen Gegenden kamen sie niemals wieder wie in großen Bereichen rund ums Mittelmeer. Selbst die Prärie, wo angeblich die Indianer in Einklang mit der Natur lebten gäbe es nicht ohne diese: um Büffel zu jagen brannten sie die Prärie regelmäßig ab, damit keine Bäume nachwuchsen.

Heute hat das gloable Auswirkungen erreicht: die Meere werden weltweit meergefischt, die Hälfte der Wirbeltiere ist in 40 Jahren verschwunden..Die Atmosphäre wird global verändert, Temperaturen, Meeresspiegelhöhe etc. auch. Bei vielen der Phänomenen sind wir mit drastischen Veränderungen in Zeitspannen konfrontiert die klein sind gegen ein Menschenleben. Man muss auch nicht die enkel bemühen die immer von den Politikern bei der Staatsverschuldung bemüht werden (damit muss man ja in den nächsten 4 Jahren auch nicht so viel tun, wenn es erst die Enkel betrifft). Mit der größeren Zahl an Menschen und den verfügbaren technischen Mitteln ist auch die Umweltzerstörung massiv angestiegen.

Ich persönlich glaube nicht, dass sich da etwas ändert wenn ein (ganz kleiner) Teil der Menschheit auf dem Mars ist, denn die haben die gleichen Beschränkungen im Gehirn. Menschen denken erst mal egoistisch, denken erst mal nur in kurzen Zeiträumen. Am Dienstag kam bei Quarks & Co ein Experiment. Es ging um das Thema Reichtum. Doch es ist übertragbar auf menschliches Verhalten. Die Versuchspersonen hatten die Wahl: entweder bekommen sie 10 Euro oder sie retten einer Maus das Leben (es handelt sich um Mäuse die nach Ende der Tierversuche sonst getötet worden wären). Erschreckend: 46% hätten die Maus sterben lassen. Noch schlimmer: Im zweiten Teil mussten jeweils zwei Versuchspersonen die Summe aushandeln. Wenn nur einer dagegen war, wäre die Maus am leben geblieben. Doch anstatt das die Quote geringer war, stieg sie nun auf 72%. Die Erklärung: Wenn man zu zweit ist, kann man sein Gewissen beruhigen: selbst wenn ich dafür bin, es könnte ja noch der andere dagegen sein. Die Folge ist das man noch eher bereit ist die Maus zu töten nur wegen eines winzigen materiellen Vorteils.  In einem dritten Teil simulierte man eine Art Börse. Versuchsteilnehmer sahen wwie viel andere Teilnehmer für angemessen für das Leben der Maus hielten. Nun sank die Hemmschwelle noch weiter und 76% hätten die Maus getötet.

Die Versuchsleiter wählten die Maus, weil in allen Kulturen das Töten wegen niedriger Beweggründe (kleiner materieller Vorteil) moralisch verwerflich ist. Wenn die Moral also so schnell über Bord geht, wie soll man dann erwarten das es bei größeren Dingen klappt?

Ich glaube aber nicht, dass die Menschheit komplett aussterben wird. Selbst wenn es eine Katastrophe gäbe wie einen Atomkrieg, würden irgendwo auf der Erde immer noch welche überleben. Das gelte auch bei veränderten Umweltbedingungen, dann würden die besiedelten Gebiete eben in Richtung Pol wandern,  auch wenn Milliarden nahe des Äquators verhungern würden. Wir sehen das ja heute schon: Auf Grönlnad wird nun mit der Landwirtschaft begonnen. Bishr mussten sie jedes Obst, Gemüse und Fleisch importieren. Die überlebenden Menschen müssen aber nun nicht mehr die ganzen Erfindungen der Menschheitsgeschichte erneut erfinden und brauchen ein paar Jahrtausende bis sie Metallbearbeitung beherrschen. Sie wissen wie es geht, auch wenn sie die Details nicht kennen. In einigen Hundert Jahren haben sie wahrscheinlich wieder das gleiche technologische Level erreicht und bei der Wachstumsrate von Menschen wahrscheinlich auch wieder eine große Population. Ich glaube nicht einmal dass sich die Ökosysteme so schnell erholen können wie der Mensch sich erneut ausbreitet.

Man braucht keinen Mars. Stattdessen sollte Musk und andere, die Milliarden, die ein Marsunternehmen kostet, in Geburtenkontrolle stecken. Die einzige Chance die ich für die Menschheit nämlich sehe ist dass wir langfristig nicht nur das Bevölkerungswachstum zum Stillstand bekommen, sondern wieder reduzieren. Wenn mal nicht 7 sondern nur 1-2 Milliarden Menschen auf der Erde leben, dann reichen die Ressourcen für alle, und für die anderen arten die es ja auch noch gibt und die auch einen Platz zum Leben brauchen.

Aber das ist wohl zu wenig visionär....

Noch was persönliches: In den nächsten Tagen erreicht die Webseite den 8 Millionsten Besucher. Dieser bekommt einen Text dargestellt und wenn er diesen mir zumailt ein Buch von mir geschenkt. Die beiden letzten Jubiläen hat sich keiner gemeldet. Also Augen auf!

3.10.2014: Meine Alternative zur SLS / Ares V

Ich nehme mal den Kommentar von "Seb" zum Ansatz für einen Beitrag in der Rubrik "Gut das wir alles besser wissen als die Raumfahrtagenturen". Nämlich wie meine alternative zur Ares V bzw. SLS aussehen würde. Doch zuerst zum Kommentar: ich halte nichts davon die Saturn V komplett nachzubauen. Das teuerste an der Entwicklung waren die Triebwerke, die 40% der Gesamtkosten ausmachten. Sinnvoll ist es diese wieder zu bauen, zumal das teuerste ja nicht die Konstruktion, sondern die vielen Tests waren.

Die Strukturen nachzubauen macht relativ wenig Sinn, da sich hier die Technologie noch stärker gewandelt hat, als bei den Triebwerken (neue Schweißverfahren, leichtere Materialien). Weiterhin war die schmale Form der Saturn 5 ausgerichtet ein relativ kleines Raumgefährt zum Mond zu transportieren. Heute ist man interessiert, größere (voluminöse) Nutzlasten zu transportieren, und würde daher eine breitere aber nicht zu hohe Rakete konstruieren.

Doch nun zu meiner Alternative zur Ares 5/SLS. Mein Ansatz ist es, dass zu verwenden was es heute schon gibt. Das wäre das RS-68 A Triebwerk und die Space Shuttle SRB Booster. Dass RS 68 A Triebwerk hat einen Vakuumschub von 3496 Kilonewton und ein Bodenschub von 3062 Kilonewton. Eines dieser Triebwerke sollte die Oberstufe antreiben. Bei einem Schub/Gewichtsverhältnis von 0,8 ergibt sich so eine Masse der Oberstufe mit Nutzlast von 437 t. Nimmt man eine Nutzlast von 150 t an, so bleiben 287 t für die Oberstufe. Basierend auf der Delta Erststufe hätte diese ein Leergewicht von etwa 32,5 t.

Die Oberstufe sollte auf einer Zentralstufe angebracht sein, die von mindestens zwei eventuell vier oder sechs SRB-Booster unterstützt wird. Die Größe dieser Zentralstufe und ihre Masse orientieren sich nach der Größe der Feststofftriebwerke und ihrer Brennzeit. Die Brennzeit legt den Schub fest, da beim Space Shuttle die Triebwerke nach Brennschluss der Teststofftriebwerke eine Beschleunigung von 1 g aufweisen. Die Brenndauer der SRB beträgt 124 s. Ein RS-68 A verbraucht pro Sekunde 858 kg Treibstoff. Dies sind in 124 s 106.400 kg Treibstoff. Bei der Abtrennung kann ein Triebwerk 350 t anheben. Jedes Triebwerk erlaubt so eine kombinierte Masse von Zentralstufe, Oberstufe, Nutzlast von 456,4 t. Vier Triebwerke würden so eine 1388 t schwere Erststufe zulassen. Bei fünf Triebwerken werden es 1845 t. Mit sechs Triebwerken wäre eine erheblich größere zweite Stufe möglich. Diese würde dann zwei Triebwerke einsetzen. Bei 200 t Nutzlast würde die zweite Stufe 674 t wiegen. Die Erststufe dann 1864 t. Ich will im Folgenden zwei mögliche Versionen skizzieren: Einmal mit vier Triebwerken in der Erststufe und einen Triebwerk in der Zweitstufe und einmal mit sechs Triebwerken in der Erststufe und zwei Triebwerken in der Zweitstufe.

Die SRB Booster (in der Shuttleversion) haben vier Segmente liegen beim Start 587 t und enthalten 503,6 t Treibstoff. Die Länge des zylindrischen Teils der Feststoffbooster diktiert die Länge des Wasserstofftanks. Geht man davon aus, das die Booster unten am Schubgerüst und oben an der strukturverstärkten Zwischentankverbindung angebracht sind, so liegt zwischen ihnen der Wasserstofftank. Die Hüllen der SRB Booster sind 26 m lang. Zieht man jeweils 1 m oben und unten für die Tankblume ab, so kann der zylindrische Teil des Wasserstofftanks 24 m lang sein. Er nimmt 178,6 bzw. 240 t Wasserstoff auf. Daraus ergibt sich ein Durchmesser von 11,66 bzw. 13,53 m. Das Leergewicht der Stufe beträgt 138 bzw. 184 t.

Die kleine Version sollte mit zwei SRB verstärkt werden, die größere mit vier. Wie sich zeigt ist die erste Nutzlast Schätzung von 150 bzw. 200 t relativ gut. Es zeigt sich, dass die kleine Version etwa 137 t transportieren kann, die größere 221 t. Ich habe im Folgenden daher die Massen der Oberstufen angepasst. Diese werden deutlich kleiner sein. Mit dem Durchmesser der Erststufen während sie sonst relativ kurz. Wenn man ein Integraltank verwendet, und dessen Länge dreimal der Durchmesser beträgt, so erhält man ein Durchmesser von 6,83 m für die kleine Version und 8,80 m für die große Version.

Was ist nun der Unterschied zur SLS bzw. Ares? Nun technisch unterscheidet meinen Vorschlag, dass ich nur ein Triebwerk in zwei Stufen verwendet. Das RS 68 A hat zwar nicht den hohen spezifischen Impuls der Space Shuttle Triebwerke bzw. des J-2 Triebwerks, aber dafür ist es schubstärker. Das erlaubt eine größere Zweitstufe und damit kann das Manko des etwas geringeren spezifischen Impulses ausgeglichen werden. Weiterhin muss so nur einen Triebwerk qualifiziert werden und man erhöht die Produktion. Ein zweiter Unterschied liegt darin, dass ich die SRB-Booster so verwende, wie sie derzeit sind. 5-Segmentbooster sind zwar schon im Testprogramm, müssten aber erst qualifiziert werden. Dieser Aufwand lohnt sich in meinen Augen bei den wenigen Starts nicht. Bedingt durch die kürzere Baulänge ist meine Version gedrungener und breiter als die Ares oder SLS

Ich halte für eine Rakete, die nur wenige Einsätze absolvieren wird die Reduktion der Entwicklungskosten durch Verwendung schon existierender Hardware für wichtiger als eine besonders hohe Performance. Die NASA plant derzeit in der SLS nicht die Verwendung des RS 68. Es hätte erst man-rated werden müssen. Ich meine, dass durch einen Fluchtturm, sowie der Möglichkeit Triebwerke abzuschalten genügend für die Sicherheit getan ist. Die Diskussion vor allem in den USA um die Sicherheit hat inzwischen ein Niveau erreicht das sich nicht mehr am technisch erreichbaren bzw. bezahlbaren orientiert. Erstaunlicherweise macht die NASA ja nun eine Kehrtwende, da die kommerziellen Flüge mit nicht man-rated Trägern erfolgen warum sollte also die SLS ein viel höheres Sicherheitsniveau aufweisen als es die Falcon 9 und Atlas aufweisen..

Rakete: Bernd SLS 1

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
30114811374811000078021800
StufeAnzahlNameVollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
12587000834002638
2113880001380004072
31302000338004072

Rakete: Bernd SLS 2

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
51020282250281500078021800
StufeAnzahlNameVollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
14587000834002638
2118640001840004072
31650000714004072

7.10.2014: Das Grundproblem der bemannten Raumfahrt

Ist letztendlich der Mensch selbst. Aber holen wir mal aus. Als die bemannte Raumfahrt anfing, konnte man sich in die Zeit der Entdeckungen zurückgesetzt fühlen und die Weltraumagenturen machten das auch mit: Rekorde wurden angestellt: Erster Mensch im Weltraum, erster 24 Stunden Flug, erste Kopplung an eine Oberstufe, immer neue Dauerrekorde, immer neue Rekordhöhen, immer mehr Personen pro Kapsel. Das ging auch noch so weiter, als man die Sowjets abgehängt hatte (lange Zeit konnten die USA ja nur nationale Rekorde verbuchen - da hieß es dann "erster US-Amerikaner im All" anstatt "Erster Mensch im All". Bei Apollo ging es eben zuerst um die Mondumrundung und dann die Landung.

Doch kaum war die erreicht. nahm das Interesse schlagartig ab. Die zweite Landung war eben "nur" eine Wiederholung der ersten - vorher hatte jede Mission andere Ziele. Und bei der dritten wurden die Übertragungen nicht mal life mehr im Fernsehen gezeigt.

Schon Skylab zeigte dann das Problem der Routine. Immerhin konnte man mit der Reparatur der Station noch zusätzliche Aufmerksamkeit schinden. Mit dem Space Shuttle schien es als ging es mit den Erstleistungen zumindest eine Zeitlang weiter indem man zwar nicht weiter flog oder höher, sondern sich auf andere Gebiete verlagerte. Länger ging damals schon nicht, nachdem die Russen an Bord von Saljut 6 länger im All waren als es ein Shuttle je konnte. Aber man konnte menschliche Rekorde aufstellen - erste Frau im All (noch kurzzeitig von den Russen weggeschnappt), erster Astronaut mit schwarzer, gelber und roter Hautfarbe (in den USA gaaaanz wichtig!) und dann eben das Starten von "Quereinsteigern": Saudischen Ölprinzen, Senatoren, Lehrern, Journalisten ... Dazu immer mehr Personen pro Flig.

Seitdem gibt es kaum noch neue Rekorde. Russland konnte neue Rekorde in der Aufenthaltszeit aufstellen - eher unfreiwillig, weil man die Besatzungen aufgrund der Finanzknappheit nicht so schnell auswechseln konnte. Das wars aber auch - an Bord der ISS gibt es keine neuen Rekorde. Mehr Astronauten waren schon vorher im All und länger bleiben sie auch nicht an Bord. Das Interesse ist eben dann nicht so da.

Wie gesagt: das erinnert an die Zeit der Entdeckungen: Erstleistungen sind das, was wir uns merken können. Dann hört es schon auf. Wer war nach Magellan der zweite der die Erde umrundete? Wer war nach Hillary und Tensing der zweite auf dem Mt Everest? Ich weiß es zumindest nicht. So begründet man heute die ISS auch mit Forschung.

Dosch Forschung machen wir auch unbemannt und auch hier gibt es dasselbe Prinzip. Wir machen nichts zweimal. Man sieht das sehr deutlich am Mars wo man über Jahrzehnte hinweg kontinuierlich Sonden hinschickte. Erst flog man vorbei, dann trat man in den Orbit ein und zuletzt landete man. Anders als bei der bemannten Raumfahrt konnte man dann aber noch was drauf setzen. Zwar gibt es heute auch nur Lander und Orbiter, aber jeder ist etwas besser ausgestattet als sein Vorgänger oder er untersucht was anderes als die bisherigen Sonden. Vor allem hat sich die Technik enorm weiter entwickelt. Mariner 3+4 konnten grobe Aufnahmen mit 200 x 200 Pixeln aufnehmen, die Details zeigten die eine Kilometer groß sind. Der MRO als letzter visuell ausgerichteter Mars Orbiter (MAVEN hat ja andere Aufgaben) machte Bilder mit über 22.000 x 65.000 Pixeln und 0,35 m Auflösung. Zu einer derartigen Steigerung der Performance ist der Mensch auch bei Hinzunahme von technischen Hilfsmitteln nicht fähig, bzw. wenn man durch die Technik mehr erreichen kann, dann kann man sie meist auch automatisieren, dass man keinen Menschen mehr braucht.

Zudem interessieren sich die meisten Menschen nicht für Forschung, sondern wollen herabschwebende Astronauten sehen. Mit Forschung die bemannte Raumfahrt zu begründen wird zum einen schwer, zum anderen gewinnt man damit nicht das Publikumsinteresse.

Vor allem steigt der Aufwand enorm an wenn wir die Erdumlaufbahn verlassen. Ein Marslander braucht eine 3-4 mal leistungsstärkere Rakete als ein gleichgroßer Satellit. Beim Flug von Menschen reden wir dagegen vom Faktor 40 vergleichen mit einer gleich großen Taumstation. Der Grund: man muss die gesamten Vorräte auch transportieren und das Ganze mit Behausung nicht nur zum Mars sondern auch zurück zur Erde, schließlich sollen die Astronauten anders als der Marslander ja zurückkommen. Die Folge: eine Raumstation haben bisher drei Nationen in den Orbit gebracht, finanziell möglich wäre es noch einigen mehr. Eine Marsexpedition, selbst multinational ist bisher noch nicht finanzierbar.

Dabei ist der Maes noch erreichbar und eine Expedition auch vom heutigen Standpunkt der Medizin noch durchführbar. Bei den anderen Planeten sieht es anders aus. Auf der Venus können wir vielleicht noch landen, aber zurückkommen sicher nicht mehr. Merkur wäre in relativ kurzer Zeit erreichbar, in der Zone der Dämmerung könnte man sogar landen ohne zu große Probleme mit der Hitze zu bekommen, doch was wollen wir da? Vorwarnungen gegen Sonnenstürme könnte es keine geben und sie wären zehnmal stärker als auf der Erde. Das erhöht das Strahlenrisiko deutlich. Im äußeren Sonnensystem gibt es das grundsätzliche Problem, dass die Reisen zu lang dauern. Selbst wenn man die Vorräte oder geschlossene Systeme entwickelt, muss man nach heutigem Stand künstliche Schwerkraft aufbauen damit die Besatzung das überlebt. Wenn man am Ziel ankommt, wird es erst problematisch: Jupiter hat solch starke Strahlungsgürtel das eine Abschirmung der Elektronik mit einem "Tresor" aus Titan bei der Raumsonde Juno die Dosis nur auf 25 krad reduzierte. Dabei wiegt dieser Schutz für die nicht mal 0,5 m³ Raum schon 157 kg. Selbst für Bakterien sind aber 0,5 krad tödlich. Nach heutigem Stand der Technik ist die Strahlung bei Jupiter nicht so weit abschirmbar, das Menschen sie überleben können.

Auf Jupiter könnte man nicht landen. Immerhin gäbe es mit Io und Europa zwei Monde bei denen sich ein Besuch lohnen würde. Das gilt auch für Enceladus, Titan und die Saturnringe, zudem ist der Strahlungsgürtel von Saturn auch bescheidener. Allerdings braucht man doch ziemlich lange bis man dort hinkommt. Auf direktem Wege 6 Jahre und man braucht viel mehr Energie, auch um zurückzukommen. Der Aufwand dürfte den für eine Marsexpedition noch mindestens um den Faktor 10 überschreiten und ob die Öffentlichkeit so viel Geduld hat? Die Expedition hin und zurück würde sich über mehr als ein Jahrzehnt hinziehen.

So wird die Raumfahrt auf den erdnahen Raum, vielleicht noch den Mars beschränkt sein und Erstleistungen stehen da mal nicht an.  Vielmehr erscheint mir die bemannte Raumfahrt als das Gagdet der Nationen: Sie ist nicht wirklich nützlich aber teuer. Man kann damit angeben in der Art "Sehr her ich kann mir das leisten. Ist das nicht Cool?" genauso wie mit einer iWatch (auch die ist nicht wirklich nützlich und richtig teuer). Wer genügend Selbstbewusstsein hat und nicht gerade zu einer Angebernation gehört, der kann auch drauf verzichten - genauso wie auf die iWatch ....

8.10.2014: Ein überflüssiges Problem und seine Lösung - Teil 3: Mit dem Weltraumlift den Müll entsorgen.

Der Weltraumlift geht wohl nur in der Theorie, bisher haben wir keine Materialien um ihn zu bauen. Das Problem ist, das ganz einfach: Wenn ein Seil sagen wir mal 1000 km lang sein kann bevor es unter seinem eigenen Gewicht reist, dann muss man es bevor man 1000 km erreicht an ein anderes Seil verbinden das dicker ist und für das die gleiche Gesetzmäßigkeit gilt. Nimmt man 500 km und ein doppelt so starkes Seil, so kann man leicht ausrechnen das man für ein Seil in den GEO (rund 36000 km Höhe) 72 Verbindungen hat und das Seil dann am Schluss 2^72 mal dicker ist. - das ist eine Zahl mit 21 Stellen und daher nicht machbar und kein Material das wir kennen hat eine Reislänge von 1000 km. Die besten Fasern liegen bei rund 500 km.

Doch nach diesem kleinen Vorgeplänkel zum Problem. Mein Namensvetter der sich auch Bernie nennt, meinte ja in meinem letzten Blog mit dem Weltraumlift:

"Also erstmal das ganze Geld sowohl für bemannte wie unbemannte Raumfahrt streichen und umleiten: In die Realisierung des Weltraumlifts!
DAS wäre dann eine ganz andere Voraussetzung und die Menschheit (Nein, natürlich nicht die ganze) könnte ihre Wiege verlassen."

Nun ich habe das letztere wörtlich genommen, wenn wir etwas auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigen, dann verlässt es die Erde und das ist mit einem Weltraumlift leicht möglich.

Der Zusammenhang ist ganz einfach: Der Weltraumlift rotiert synchron mit der Erde da er an der Oberfläche angebracht ist, das Ende durchläuft in 24 Stunden einen Kreis. Der Kreis wird um so größer je länger das Seil ist. Da die Geschwindigkeit entsprechend ansteigt müsste ein entsprechend langer Lift irgendwann die Fluchtgeschwindigkeit überschreiten die netterweise abnimmt, je weiter man sich von der Erdoberfläche entfernt. Im geostationären Punkt gilt Kräftegleichgewicht: hier halten sich Zentrifugalkraft durch das rotierende Seil und Gravitationskraft die Waage, darunter würde ein Seil wieder zum Boden Fallen und wenn man weiter oben was abtrennt, vollzieht es zuerst eine Ellipsenbahn die nach weiter außen führt, der erdnächste Punkt liegt in Abtrennungshöhe. Irgendwann wird die Ellipse immer weiter und man erreicht die Fluchtgeschwindigkeit und dann hat man schließlich hyperbolische Bahnen, verlässst die Erde also mit Überschussgeschwindigkeit. Wird der Aufzug dann in dieser Höhe nicht verschlossen so fliegt der Inhalt auf Nimmerwiedersehen weg. Eine tolle Möglichkeit die Wiege zu verlassen (Reduktion der Überbevölkerung indem man 5 Milliarden Leute mal Lift fahren lässt ...) oder man kann auch Müll entsorgen. Bei geschickter Wahl des Startzeitpunktes kommt man so auch zum Mars - ganz ohne Rakete.

Doch wie lange muss das Seil dafür sein?

Nun es gilt für Die Geschwindigkeit auf einem Kreisbogen:

vk = 2 * pi * r / t

r = Radius des Seils

t = Rotationsperiode

t ist schon bekannt: 1 Tag also 86400 s

Die Fluchtgeschwindigkeit ist wiederum definiert mit:

vf = √ (2 * Me * γ/r)

Me ist die Erdmasse (5,976e24 kg)

γ ist die Gravitationskonstante 6,672 x 10E-11 m³/kg*s²

Wenn wir nun vf und vk gleichsetzen, so erhalten wir die Distanz r, bei der die Fluchtgeschwindigkeit erreicht wird:

2 * pi * r / 86400 = √ (2 * Me * γ/r)

Quadrieren wir auf beiden Seiten:

4 * π² * r² / 86400² = 2 * Me *y / r

Multiplizieren mit r um r auf eine Seite zu bekommen:

4 *  π² * r³ / 86400² = 2 * Me *y

und nun noch die anderen Faktoren auf die andere Seite:

r³ = Me *y * 86400² / 2 π²

und die dritte Wurzel gezogen:

r = (Me *y * 86400² / 2 π²)^1/3

Wenn man nun die Zahlen einsetzt, kommt man auf 53,227,3 km (vom Erdmittelpunkt aus gerechnet), das sind rund 46850 km Höhe. In dieser Höhe umkreist das Seil die Erde mit 3,871 m/s die Erde. Die Fluchtgeschwindigkeit beträgt dort netterweise auch 3870 m/s. Macht man es nur etwas länger, z.B. 50.000 km über der Erdoberfläche, so rotiert man mit 4.100 m/s, die Fluchtgeschwindigkeit beträgt in dieser Entfernung aber nur noch 3761 m/s. Das sind nach dem Energieerhaltungssatz satte 1632 m/s Überschuss, mit denen der Inhalt des Aufzugs entschwindet. Noch etwas länger und man hat die rund 3-4 km/s die man relativ zu Mars und Venus braucht und kann so leicht die Planeten erreichen (na ja ohne Kurskorrekturmöglichkeit eher theoretisch, weil dazu doch die Bahnen von Erde, Mars und Aufzug genau passen müssten, aber mit kleinem Treibstoffaufwand bestimmt über 4 Wochen während eines Startfensters.

Ich schlage vor, man baut so einen Lift und weiht ihn mit hochrangigen Politikern ein. Ich hätte da auch konkrete Vorschläge wer die Jungfernfahrt machen sollte ...

 


Sitemap Kontakt Neues Impressum / Datenschutz Hier werben / Your advertisment here Buchshop Bücher vom Autor Top 99