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Web Log Teil 442: 15.11.2015 - 1.12.2015

15.11.2015: Das "neue" Fernsehen

Von den Fernsehsendern selbst immer wieder beschworen, ändern sich die Sehgewohnheiten. Zum einen verliert der klassische Fernseher immer mehr an Bedeutung, da sich hier ja technisch viel in den letzten Jahren getan hat. Während seit der Einführung von PAL bei der Funkausstellung 1967 die Röhrengeräte praktisch gleich blieben und auch die Größen ziemlich bald an eine Grenze von etwa 66 cm Diagonale stießen, hat man seit der Einführung des Digitalfernsehens viel geändert. Durch Komprimierung gibt es viel mehr Kanäle sowohl über Satellit wie auch Kabel, selbst DVB-T kann nun ein Dutzend Kanäle auf den knappen Frequenzen übertragen. Dazu kam HD-Ready und HD als Übertragungsformat und inzwischen auch Ultra-HD (4K) und inzwischen steht schon 8K in den Startschuhen.

Die Röhrenfernseher wurden durch Plasmadisplays und dann LCD und LED Fernseher abgelöst, sie wurden immer größer und leichter. Ich habe seit Juli einen 50-Zoll LG Fernseher - ich benutze ihn aber als Computermonitor. Trotzdem ist der leichter als ein alter 22 Zoll Röhrenfernseher.

Wichtiger für die Sender ist aber das man heute mehr und mehr Fernsehen über das Smartphone, ein Tablett oder wie ich am PC anschaut. Dafür gibt es die Medientheken die wenn man sich die Eigenwerbung anschaut ganz toll sein sollen. Nun ich kann da mitreden. Seit eineinhalb Jahren schaue ich sehr viel über den PC. auf dem PC tut Mediathekview seinen Dienst der das Streamen zum VLC beherrscht oder wie ich es mache - ich lade die Filme runter und schaue sie mir später an.

Zusätzlich habe ich am Fernseher noch den Raspberry Pi am laufen, auf dem läuft OpenElec, eine Mediacenter Software. Den nutze ich wenn ich etwas mit mehr Aufmerksamkeit ansehen will, am PC arbeite ich nebenher, so läuft gerade auf dem Zweitmonitor "Kontinente in Bewegung" während ich dies schreibe.

Trotzdem, so richtig läuft das mit den Mediatheken immer noch nicht. Bei OpenElec ist das navigieren zwischen den Sendungen doch recht umständlich. Einen Eintrag für den Livestram habe ich dort auch nicht gefunden. Da ich meinen Kabel-TV Anschluss gekündigt habe, wäre das interessant, weil über dvb-t eben nicht alle Sender verfügbar sind. Gerade der Kabelanschluss erscheint mir als weitestgehend überflüssig. 200 Euro Im Jahr nur für Fernsehen zu zahlen ist mir zu teuer, zumal ich von Hunderten von Sendern vielleicht ein Dutzend nutze. Meiner Ansicht nach wären die Anbieter von Kabel-TV gut beraten, wenn sie zusammen mit den Herstellern von Fernsehern IP-TV so bequem wie normales Fernsehen machen. Das heißt genauso einfach umzuschalten über die Fernbedienung anstatt erst eine Media Thek anzuwählen und dort was zu selektieren. Der Vorteil für den Kabel-TV Anbieter wäre, dass er pro Haushalt nur so viele Kanäle einspeisen muss, wie gleichzeitig genutzt werden, das dürften selbst wenn man noch etwas aufzeichnet nur 2-3 sein. Die Bandbreite für nun über 100 Kanäle kann man besser nutzen z.B. für noch bessere Qualität (4K, 8K) oder mehr Bandbreite fürs Internet.

Allerdings haben die Mediatheken noch einiges nachzubessern. So findet man dort nicht alle Sendungen. Nicht nur Spielfilme die nicht selbst produziert wurden sondern auch vieles des selbstproduzierten. Die obige Sendung lief auf Phoenix letzten Samstag, taucht aber in der Mediathek nicht auf. Meiner Ansicht nach wäre es kein Problem alles zu übertragen. Man müsste nur überprüfen ob die IP aus Deutschland stammt. Dann müsste die gleiche rechtliche Situation wie beim Ausstrahlen vorliegen. Schließlich bezahlen wir ja auch das ganze Programm mit dem Rundfunkbeitrag. Warum ist man dann also beim Zugriff über das Internet Zuschauer zweiter Klasse.

Das zweite ist das Thema HD. Die meisten Beiträge werden nicht als HD übertragen, sondern in 1024 x 768. Okay, HD heißt bei uns nur 1280 x 720, aber immerhin. Das verrückte: SWR, unser Drittes empfange ich nicht in HD, aber gerade hier kann ich Beiträge in HD runterladen. Eine der wenigen Ausnahmen. Schön wäre es wenn man nicht nur alles in HD anbietet sondern auch auf Full-HD umstellt.

Wie auch beim Programm fehlt die technische Innovation. Vor ein paar Wochen lief die zweite "Staffel" von Lerchenberg. Damit dieses satirisch-kritische Format ja nicht von zu vielen gesehen wurde hat man es in die Nachtstunden nach Mitternacht verschoben. Gelohnt hat es sich trotzdem. ZDF Neo wird dort z.B. als "Krabbelgruppe" tituliert. Für Kochshows, Zoobesuche und Dauerquizsendungen gibt es dagegen gute Sendeplätze. Na ja irgendwo muss man ja sparen um die horrenden Gebühren für Fussballübertragungsrechte sich leisten zu können.

16.11.2015: Echte Demokratie

Die Demokratie soll ja die beste aller Regierungsformen sein. Zeit mal dies zum Thema zu machen. Die Demokratie hat ja ihren Ursprung in Griechenland, bekannt ist das Scherbengericht von Athen.

Damals wurde bei Ja/Nein Abstimmungen mit schwarzen und weißen Kieseln abgestimmt, sonst wurden Namen auf Scherben gekritzelt. Die Bezeichnung Scherbengericht bekam die Regierungsform, weil man auch zu einflussreiche Personen auf 10 Jahre verbannte. Vielleicht hatte man so viel Angst vor einer Diktatur oder einem König, dass man darauf achtete, dass keiner zu mächtig wurde.

Die Athener Demokratie war keine im heutigen Sinne. So waren nur Männer mit Bürgerrecht wahlberechtigt. Frauen, Ausländer vor allem aber Sklaven hatten keines, das beschränkte die Demokratie auf 10% der Bevölkerung. Immerhin war es eine enorme Verbesserung gegenüber den damaligen Monarchien. Die waren noch um einiges absoluter als die späteren in Europa und in Rom. Sowohl die ägyptischen Pharao wie auch die Herrscher in Babylonien, Assur und Persien verstanden sich als Nachkommen oder Verwandte der Götter. wer die Grußformeln in Verträgen liest bekommt eine Vorstellung davon. Da werden gleich einige Götter aufgezählt mit denen der Herrscher in Verbindung steht und er ist meist auch "König der Könige". Gegen die Etikette am persischen Hof soll das spanische Hofzerimoniell richtig leger gewesen sein. Eine falsche Bewegungen einer Wache konnte ihren Tod bedeuten.

In Rom kam man mit der Demokratie nicht sehr weit. Nachdem die ärmeren Bevölkerungsschichten, der Plebs anfangs gar keine Macht hatten, erkämpften sie sich zumindest etwas Einfluss, indem sie aus der Stadt auszogen, doch auch nachdem Rom eine Demokratie wurde war die Macht in der Hände des Adels, der Patrizier. Sie stellten den Senat. Mehrfache Versuche das System zu reformieren scheiterten. Später wurde aus den Demokratie eine Monarchie indem sich Herrscher zum Cäsar erklärten. Doch selbst wenn es beim Senat als einziger Herrschaftsform geblieben wäre, demokratisch war er im heutigen Sinne nicht. Mitglieder waren nur die Reichen und nur in Rom wohnende Bürger, was angesichts eines Reichs, dass große Teile Europas, Nordafrikas und des nahen Ostens umfasste im Prinzip bedeutete, dass sie die Interessen einer kleiner Clique der Stadt vertraten so wurden die Provinzen ausgeplündert, in Rom dagegen großzügig gebaut, die Armen gespeist und mit Spielen unterhalten, was dazu führte das Roms Bevölkerungszahl bald auf eine Million Einwohner anstieg - für die Zeit enorm groß, selbst im Mittelalter gab es wenige Städte die mehr als 100.000 Einwohner hatten und natürlich auch das Regieren erschwerten, denn das waren eine Million Mäuler die dauernd gestopft werden mussten.

Im Mittelalter gab es Demokratie in den Städten, die von einem gewählten Bürgermeister und dem Stadtrat reagiert wurden. Allerdings änderte sich nichts daran, dass die Demokratie immer nur eine der oberen Schichten waren. Einflussreich im Mittelalter waren die Gilden. Handwerker waren in Gilden, den Vorfahren der späteren Zünften und Handwerkskammern organisiert und sie sorgten durch als Ratsmitglieder Gesetze dafür, dass ihre Berufsstände geschützt wurden. So konnte man sich nicht einfach in einer Stadt als Handwerker neu niederlassen, Preise wurden festgelegt, damit keiner den anderen unterbieten konnte. Bis heute haben diese Vereinigungen ihre Macht behalten. Ich erinnere mich noch an eine Diskussion vor zwei Jahrzehnten, als die Handwerkskammern durchsetzten dass nicht jeder PCs reparieren kann, sondern nur geprüfte Elektriker, obwohl schon damals die Reparatur nur aus dem Austausch von Teilen bestand und die Kernkompetenz darin bestand, anhand des Systemverhaltens die defekte Komponente zu finden und nicht elektrische Spannungen zu prüfen.

Später gab es Parlamente, die immer mehr Mehr Einfluss bekamen. Als der erste Weltkrieg ausbrach stellte Kaiser Wilhelm der II fest, dass er eigentlich nur dazu da war Paraden abzuhalten und Orden zu verteilen, doch auch der Reichstag war von den Militärs entmachtet. Nach dem ersten Weltkrieg dürften bei uns auch Frauen wählen. Übrigens ein Jahr vor den Frauen in den USA, die sich doch sonst als Ursprungsland der modernen parlamentarischen Demokratie sehen.

Seitdem haben wir eine Reihe von Konzepten wie Demokratie funktioniert. England hat ein zweigeteiltes Parlament bestehend aus Ober- und Unterhaus. Wie die USA ist es ein Mehrheitswahlrecht, sprich der Abgeordnete der die meisten Stimmen hat, bekommt den Sitz. Damit fallen bis zu 49% der Stimmen unter den Tisch und vor allem ist es in solchen Ländern für neue Parteien enorm schwer ins Parlament zu kommen. Minderheiten haben so keine oder nur wenige Chancen ihre Interessen im Parlament einzubringen.

In der Weimarer Republik, aber auch in vielen europäischen Ländern gibt es das Verhältniswahlrecht. Damit hat jede Partei die Chance ins Parlament zu kommen, solange sie nur einen Sitz erobert. Als Folge können auch Splittergruppen ins Parlament kommen bzw. Parteien die nur bestimmte Interessen vertreten. So gab es in der Weimarer Republik eine Partei für Katholiken, eine für Bauern und eine bayrische Partei. Zumindest die ist uns erhalten geblieben. Die vielen Parteien sorgten dafür, dass keine Regierung länger als 21 Monaten regierte. Koalitionen mussten mit vielen Parteien gebildet werden und waren nicht stabil. Als Folge haben wir heute eine Modifikation: Durch die 5% Hürde ist die Gefahr der Zersplitterung gemindert. Ich halte das System prinzipiell für das beste, wenn auch nicht perfekt. Da wir eine Parteiendemokratrie haben und keine Direktwahldemokratrie, ist es blödsinnig einen Kandidaten direkt zu wählen und mit einer zweiten Stimme die Parteien, weil es bei Abweichungen in der Verteilung sowieso Ausgleichsmandate gibt (in BW z.B. gibt es praktisch nur Abgeordnete der SPD die über die Landesliste hereinkommen) und alle Direktkandidaten eh in Parteien sind. (anders wäre es wenn die direkt gewählten Abgeordneten gar nicht in einer Partei sein dürften, was sicherlich der Demokratie gut wäre).

Die größere Bedrohung für das Prinzip der Demokratie ist aber die Parteiendisziplin und der Einfluss von Lobbygruppen. Das erste sieht man relativ deutlich bei den Abstimmungen. Im Prinzip bestimmen die Fraktionsspitzen, wie die anderen Mitglieder der Partei abzustimmen haben. In einigen Parteien so CDU und CSU scheint auch nur der Parteivorsitzende zu bestimmen, also Merkel oder Seehofer, selbst wenn der 1000 km entfernt in München hockt. Man sah das bei den Abstimmungen zum Eurorettungsschirm, wenn Abweichlern in der CDU offen mit Konsequenzen gedroht wird. Dabei war von vorneherein klar dass er durchkommt. Die Kollation hat 80% Mehrheit und die Grünen stimmten auch zu, so hätte man ohne Problem auf einige Stimmen verzichten können. Aber es geht um Macht und darauf dass das was Frau Merkel beschließt auch von jedem in ihrer Partei getragen wird, egal welche Meinung er hat. Mit Demokratie hat das nichts zu tun. Es repräsentiert auch nicht die Bevölkerung, den in Umfragen waren nicht 80% für die weitere Unterstützung Griechenlands.

Das zweite ist der Lobbyismus. Er ist weniger offensichtlich, aber erkennbar. An den vielen Posten, die Abgeordnete in der Wirtschaft haben, ohne das sie viel arbeiten müssen, vor allem aber an der Gesetzgebung. Während man Sozialleistungen kürzt, sinken Gewerbesteuern. Beim Krankenkassenbeitrag ist der Arbeitgeberanteil eingefroren. Industrien werden jahrzehntelang subventioniert und niemand ändert das, selbst wenn er in der Opposition dagegen wettert, wie die Union gegen Harz-IV und Ökostromumlage. (von der die Industrie befreit ist).

Meiner Ansicht nach täte unserem System mehr direkte Demokratie gut. Die direkte Abstimmung durch das Volk. Das klappte in der Antike, weil die Personenzahl beschränkt war. Heute kann man bei 60 Millionen Wahlberechtigten nicht laufend abstimmen lassen, zumindest nicht mit den traditionellen Wahlurnen. Doch inzwischen hat jeder einen Internetanschluss. Der neue Personalausweis hat auch eine Pin mit der man Behördengänge erledigen können soll, angeblich auch einkaufen. Wenn es also eine sichere Identifizierung gibt, dann müsste es auch möglich sein, dass jeder übers Internet abstimmen kann. Die, die keinen Internetanschluss haben, müssten dann mit dem Personalausweis an einem Terminal wählen z.B. im nächsten Rathaus. Für jede Abstimmung kann man einen Zeithorizont, z.B. eine Woche vorhersehen. Natürlich muss man nicht jede Verordnung durch das Volk bestätigen lassen, aber wichtige Gesetze schon und so viele dieser gibt es ja nicht. Ich bin mir sicher dass das Volk z.B. bei der Vorratsdatenspeicherung anders abstimmen würde als das Parlament. Wie wir in diesem Jahr bei den Attentaten in Frankreich gesehen haben nützt sie ja offensichtlich nichts gegen den Terrorismus. Die Folge wäre, dass Politiker sich erheblich mehr Mühe geben müssen zu vermitteln, warum sie etwas genauso haben wollen. Ich glaube nämlich das das Volk durchaus die richtigen Entscheidungen treffen kann, schlussendlich stärkt das die Demokratie.

Dazu nur ein Beispiel: Wir hatten hier vor vier Jahren die Abstimmung über Stuttgart 21. Vorher gab es Auseinandersetzungen, Demonstrationen, erfolglose Schlichtungsrunden. Ich war gegen das Projekt. Nicht wegen dem alten Bahnhof oder Käfern, sondern weil ich es als zu teuer und schlecht geplant empfand (so gibt es nur 8 anstatt bisher 16 Gleise und ein Streckenabschnitt bis zum Flughafen wird auch von der S-Bahn genutzt). Entschieden hat eine Mehrheit sich für das Projekt und seitdem ist Ruhe. Es gibt immer noch einige Demonstranten, aber die große Mehrheit hat sich mit dem Ergebnis der Volksabstimmung abgefunden. Möglich war sie aber nur weil die neue Grün/Rote Regierung sie auf den Weg gebracht hat, ohne sie hätte man nie genug Stimmen für einen Antrag zusammengekommen.

Auch hier wäre das Internet eine Lösung. Warum soll die Bevölkerung nur über Gesetze abstimmen die vom Parlament ausgearbeitet werden, aber nicht selbst welche einbringen? Eine zentrale Webseite, die alle Petitionen auflistet, könnte mit der eindeutigen PIN genutzt werden dass Bürger dafür stimmen ob sie eine Initiative unterstützen oder nicht. Wenn diese ein bestimmtes Quorum in einer vorgegebenen Zeit, z.B. 10% in 3 Monaten erreicht dann muss das Parlament sich damit befassen, es in ein juristisch einwandfreies Gesetz gießen und darüber abstimmen lassen.

Technisch und organisatorisch möglich wäre das alles. Aber dann wäre es ja dabei mit der Rauten-Monarchie a la Angela Merkel ....

23.11.2015: Die beste Nuss

Eigentlich wollte ich im Blog einen Artikel veröffentlichten der sich mit Nüssen beschäftigt. Doch wie es so kommt, beschäftigt man sich mit dem Thema intensiver, so vergeht nicht nur ein Tag, sondern das Ergebnis ist auch viel zu lang für einen Blog. Also für alle die fundiert informiert werden wollen, geht es hier weiter. Auch für mich war einiges neu, so hätte selbst ich nicht gedacht, das Macadamianüsse den Energiegehalt von Butter haben.

Aber die Frage kann ich mal aufgreifen: Was ist die beste Nusssorte, zumindest ernährungsphysiologisch?

Nun das kommt darauf an was man als Parameter nimmt:

Das ganze ist also sehr dehnbar. Ich habe mich versucht der Antwort zu nähern indem ich für jedes Spurenelement und Vitamin die Nährstoffdichte bestimmt habe und das Mittel gebildet habe. Ein Wert von 1,0 bedeutet: Der Stoff ist gemessen am Energiegehalt verglichen mit dem Tagesbedarf und gesamten Energiezufuhr als Referenz in gleicher Menge in dem Lebensmittel enthalten als im Durchschnitt der Nahrung, wenn der Bedarf gerade gedeckt wird. werte über 1,0 enthalten den Stoff in größerer Menge als die Nahrung. Da liegen Nüsse zwischen 0,7 und 1,6. Bis auf drei sind alle über 1,0 - das klingt zuerst positiv, doch selbst Zartbitterschokolade, die anders als die Nüsse verarbeitet ist, liegt bei 1,0. Macadamianüsse liegen sogar mit 0,7 darunter. Kakaopulver liegt bei 5,1 ist so gesehen als viel gesünder. Nach diesem Ranking sind Haselnüsse mit einem Wert von 1,6 die gesündesten Nüsse - im Mittel aller Vitamine und Mineralstoffe.

Die Frage ist also anders zu stellen: Welche Stoffe sind relevant? Relevant heißt das das Vitamin / Spurenelement sonst selten in der Nahrung ist. Das ist bei den meisten Elementen nicht der Fall bzw. bei denen wo dies bekannt ist, wie der Folsäure enthalten auch Nüsse nicht viel. Es bleiben eigentlich nur zwei Stoffe übrig. Das eine ist Selen, das andere sind Omega-3 Fettsäuren. Selen ist sehr ungleichmäßig im Boden verteilt. In pflanzlichen Nahrungsmitteln schwanken die Gehalte daher stark, zumal einige Pflanzen auch Selen akkumulieren können wie die Paranuss. Tierfutter wird mit Selen angereichert, sodass Eier, Fleisch aber von Natur aus auch Fisch gute Selenquellen sind. Veganer meiden diese Lebensmittel und für die können dann Paranüsse eine gute Selenquelle sein.

Das gleiche liegt bei den Omega-3 Fettsäuren vor. Die kommen reichlich in fettem Meeresfisch vor. Wer wie ich jedoch keinen Fisch mag für den gibt es wenige Nahrungsmittel die Omega-3 Fettsäuren enthalten. Dazu gehören Walnüsse. 20 g pro Tag reichen aus um den Bedarf zu decken. Leider enthalten Walnüsse nur die Alpha-Linolensäure, die erst mit großen Verlusten in die eigentlich wirksamen Eicosapentaensäure (EPA) und die Docosahexaensäure (DHA) umgewandelt wird. Ganz optimal sind sie also auch nicht. Zudem wird in verarbeiteten Walnüssen wegen der großen Oberfläche das Fett schnell ranzig worunter gerade die ALA leidet die die empfindlichste enthaltene Fettsäure ist. Wenn man Walnüsse nur wegen dem Gehalt an ALA isst, dann wäre Walnussöl eine Alternative.

29.11.2015: Eine Chance für die Weltraumorganisationen

OneWeb will ja wie sicher allgemein bekannt, von 2017 bis 2019 720 Satelliten für ihr Internet-by-Orbit Projekt starten, weitere 180 Stück sollen als Reserve am Boden bleiben. Die Kosten des Projektes sind noch nicht so genau umrissen. Im Juni hieß es 1,5 bis 2 Milliarden Dollar, wenig später war von 2,5 Milliarden die Rede. da alleine der Start rund 1 Milliarde kosten wird ist das nicht verwunderlich. Doch lassen wir es auch 3 Milliarden sein, davon 2 Milliarden für 900 Satelliten, das sind dann 2,3 Millionen pro Stück - enorm preiswert für einen Satelliten. Ein Nachbau eines Forschungssatelliten, also keine Neuentwicklung kostet mindestens 100 bis 150 Millionen Euro, in der Größenordnung liegen Cryosat 2 (109 Millionen Euro) und Tandem X (165 Millionen Euro), aber mit Start. Selbst der experimentelle Kleinsatellit Probe-A kostete 13,5 Millionen Euro.

Natürlich sind die Satelliten klein. Sie sollen weniger als 150 kg wiegen. Doch wenn man gängige Faktoren für den Nutzlastanteil anlegt könnte ein 150 kg schwerer Satelliten dann durchaus noch 25 bis 40 kg Nutzlast tragen. Die Kommunikationsausrüstung für hohe Datenraten und eine leistungsfähige Stromversorgung für den Strombedarf sind ja schon vorhanden. Ich sehe hier eine Chance für die Weltraumorganisationen sich einzuklinken und für wenig Geld 100 Satelliten mit den für ihre Zwecke nötigen Modifikationen dazu zu bestellen und diese dann sukzessive zu starten.

25 bis 40 kg Instrumente sind nicht viel, doch es reicht für ein schweres und zwei bis drei kleinere Instrumente. Natürlich bleiben dann schwere Instrumente wie große Teleskope für Astronomie aber auch Detailaufnahmen der Erde oder SAR-Antennen außen vor, aber eine mittelauflösende Kamera oder ein Spektrometer, Teilchen- und Magnetfelddetektoren, Massenspektrometer das alles ist möglich, nur würde eben auf einem Satellit nur wenige oder nur ein Instrument sitzen, während es sonst mehrere pro Satellit sind, dann startet man eben einige Satelliten mehr.

Was gäbe es an Einsatzgebieten?

In der Erdbeobachtung könnten mehrere Satelliten zwar nicht die großen ersetzen, die Detailaufnahmen machen, aber sie können mittelauflösende Aufnahmen machen, auch in vielen Spektralkanälen vor allem aber können sie die Revisitzeit verringern, das ist die Zeit in der ein Gebiet erneut aufgenommen wird. Dies erreicht man primär durch mehr Satelliten. für die Verfolgung von Umweltsündern, aber auch schneller Bestandsaufnahmen bei Naturkatastrophen ist dies wichtig.

Für die Astronomie ist die Nutzlast bescheiden, wiegen doch Teleskope recht viel. Doch für die Sonnenforschung reicht sie aus. Ein 30 cm Teleskop wäre damit möglich, das hat eine Auflösung von 0,33 Bogensekunden, die Sonnenscheibe ist dann über 5000 Pixel groß, das ist schon ausreichend groß. Auch wenn jeder Satellit nur eine Wellenlänge beobachten kann, so ersetzen dann ein Dutzend dieser ohne Problem einen größeren wie SDO.

Aus dem erdnahen Orbit kann ein Spektrometer auch die Atmosphäre auf Spurengase wie Kohlenmonoxid, Ozon, Stickoxide untersuchen.

Geht man vom erdnahen Orbit weg, dann eröffnen sich neue Möglichkeiten. Die Untersuchung der Plasmaumgebung der Erde und der Wechselwirkung mit dem Sonnenwind geschieht seit jeher mit Teilchendetektoren, Teilchenspektrometern, Magnetfeld oder andere Feldsensoren. Diese wiegen vergleichen mit optischen Instrumenten verhältnismäßig wenig und erzeugen auch kleine Datenmengen. Hier wären diese Kleinsatelliten also durchaus geeignet. Sie würden in einen elliptischen Erdorbit transportiert werden (vorzugsweise wie bei Cluster mehrere Satelliten in einer Tandemformation) oder für die Vorwarnung vor Sonneneruptionen in den sonnennäheren Liberationpsunkt.

Selbst im inneren Sonnensystem gäbe es noch einige Aufgaben die solche Kleinsatelliten durchführen könnten. Zum einen die gleichen wie bei der Erde, also die Untersuchung der Plasmaumgebung der Planeten oder die Untersuchung der Atmosphären auf Spurengase. Denkbar wären aber auch globale Aufnahmen die nicht so viele Daten generieren wie Kartierungsmissionen das sind "Wettersatelliten" für Venus und Mars. Für solche Zwecke reicht dann auch eine kleine Kommunikationsantenne von 60 bis 90 cm Durchmesser die bei so kleinen Satelliten die Gewichtsbilanz nicht stark negativ beeinflusst. Der Nachteil bei so kleinen Sonden ist dass man auf der Erde trotzdem recht große Empfangsantennen bei kleinen Datenraten braucht. Aus maximaler Marsentfernung (400 Millionen km) kann eine 0,9 m Antenne mit 20 Watt Sendeleistung im X-Band nur 25 KBit zu den 35 m ESA-Stationen übertragen.

Der Mond ist so nahe, dass man hier das gleiche tun kann wie bei großen Missionen, nur eben mit der Beschränkung auf die Masse pro Instrument. Ein halbes bis ein Dutzend Kleinsatelliten könnten dann eine Mission wie LRO ersetzen.

Für die letzten Missionen braucht man natürlich noch einen Antrieb um in die Bahnen zu gelangen, will man nicht eine eigene Rakete  für diese Missionen buchen, was den Einspareffekt zunichte macht. Ich würde ein einheitliches Antriebsmodul vorschlagen, das je nach Mission missionsspezifisch mit Treibstoff gefüllt wird. Das könnte ein normaler Antrieb für Satelliten mit einem Apogäumsantrieb, Standardtanks für NTO und UDMH und eine Druckgasflasche sein. Ich würde ein dV von 2500 m/s vorschlagen. Das reicht für folgende Missionen:

GTO → Elliptischer Marsorbit (1500 m/s für Marstransferbahn, 900 m/s für Marsumlaufbahn 100 m/s für Lageregelung/Reserve)

GTO → elliptischer Venusorbit (1200 m/s für Venustransferbahn, 1200 m/s für Venusumlaufbahn, 100 m/s Lageregelung/Reserve)

GTO → Mondorbit (700 m/s für Mondtransferbahn, 1000 m/s für Mondumlaufbahn, 100 m/s Lageregelung/Reserve))

GTO → Sonnenorbit (800 m/s für Transferbahn, 100 m/s Lagereglung/Reserve)

GTO → elliptischer Erdorbit (600 m/s ΔV, 100 m/s Lageregelung/Reserve)

SSO → elliptischer Erdorbit (2400 m/s ΔV)

Bei einer Anfangsmasse von 190 kg (150 kg Satellit + 40 kg Instrumente) würde man bei Ausnützung des vollen dV von 2400 m/s auf eine Gesamtmasse mit Antrieb von etwa 570 kg kommen. (70 kg Trockenmasse). Das wäre noch optimierbar wenn man je zwei Tanks pro Komponente vorsieht und dann einen weglässt, wenn das ΔV klein genug ist.

Das wäre noch im Bereich einer Sekundärnutzlast einer Ariane 5 oder eines zweiten Satelliten für die Vega, wobei diese weil sie in den sonnensynchronen Orbit geht besser keine Missionen mit Antrieb durchführt sondern hier Erdbeobachtungsmissionen durchführt.

Wie wird gestartet?

Doch betrachten wir es genauer: Bei einem Ariane 5 Start in den GTO müsste die Nutzlast kleiner als 9400 kg sein, wenn man einen Satelliten zu Mars und Venus schickt. Für Missionen in hochelliptische Erdumlaufbahnen oder den solaren Orbit, können es sogar 9700 kg sein. Von den letzten Starts ab 2011 wäre bei dreizehn ein 600 kg Satellit und bei drei ein 350 kg Satellit (solare Umlaufbahnen, hochelliptische Erdumlaufbahnen) mitführbar. Bei der Vega war dies bei drei der fünf Starts möglich. Bei drei Sojus Starts vom CSG aus in sonnensynchrone Umlaufbahnen war die Nutzlast ebenfalls klein genug um weitere Satelliten mitzuführen. Die anderen in hohe Orbits habe ich nicht untersucht. Nimmt man zwei Satelliten bei jeder Vega und Sojus an und einem bei jedem Ariane 5 Start so ergibt sich in den letzten fünf Jahren die Gelegenheit für 6 Satelliten in erdnahe Umlaufbahnen und 16 in GTO. Da die ESA Arianespace lange Zeit subventioniert hat sollte sie eigentlich den Transport zum Selbstkostenpreis durchsetzen können.

Bei der NASA sieht es noch günstiger aus. Auch hier gibt es mit dem ESPA-Ring die Möglichkeiten Sekundärnutzlasten zu starten. Potenzial gibt es noch mehr Startmöglichkeiten, doch da die meisten US-Starts vom Militär durchgeführt werden ist das schwer zu beurteilen. Die GPS-Satelliten sind zumindest zu leicht selbst für die kleinste US-Trägerrakete der mittleren Klasse. Bei ihnen könnte man immer einen oder mehrere Sekundärnutzlasten mitführen. Im erdnahen Orbit sieht es übersichtlicher aus. Bei den ISS Missionen ist es so, dass jede Dragon volumenbegrenzt ist. Schon dem der Falcon v1.1 gibt es 1,5 bis 2 t ungenutzte Nutzlast. Das reicht für etliche Satelliten. Noch mehr ist es bei SSO-Missionen, weil hier eine Riesenlücke zwischen der Flacon 9 und Pegasus klafft. Die Taurus liegt zwar dazwischen ist aber teurer als eine Falcon 9 und unzuverlässiger. Jason 3 wiegt z.B. 1300 kg, die Rakete könnte mehr als 8 t transportieren. Auch hier genug Platz für Sekundärnutzlasten.

Ein Beispiel

Ein Beispiel für eine solche Mission wäre ein Ersatz von Tirana in der ursprünglich geplanten Form. Sie ist nun ja als DSCOVR im Einsatz. Ursprünglich sollte sie aber nur ein Bild der Erde aus 1,4 Millionen km Entfernung machen. Das sollte laufend im Internet gezeigt werden. Ein 10 Zoll Teleskop mit 4096 x 4096 Pixel CCD-Chip und Bayermaske kann solche Farbaufnahmen machen. Bei 7 µm Pixelgröße würde ein Teleskop mit 2900 mm Brennweite ausreichen. Die Erde wäre dann bis zu 3758 Pixel groß, 3,33 km/Pixel. Das sind bessere Werte als bei der EPIC Kamera. Trotzdem bekommt man ein solches Instrument in Cassegrainbauweise in 20 bis 25 kg Gewicht unter. Die EPIC Kamera verwendet ein etwas größeres 12" Instrument und einen kleineren Chip (2048 x 2048 Pixel).

Überträgt man ein Bild alle 15 Minuten und nimmt eine superfeine JPEG-Datenkomprimierung so hat man eine Datenmenge von 8 MByte pro 15 Minuten, mithin eine Rohdatenrate von 71 Kbit/s. Überträgt man per PNG so benötigt man etwa 165 KBit/s. Eine 60 cm Parabolantenne kann aber selbst aus Maximalentfernung (1,62 Millionen km) bei 10 Watt Sendeleistung 283 KBit/s zu einer 12 m Empfangsantenne senden. Das ist ausreichend auch wenn noch Korrekturcodes und Telemetrie hinzukommen.

Das ΔV beträgt 800 m/s für den Transfer. 600 m/s für die Lagereglung. Das würde bei 250 kg Masse (180 kg Satellit + 70 kg Antriebssystem) einer Startmasse von 394 kg entsprechen. Triana sollte einmal  100 Millionen Dollar kosten. Nimmt man an, dass der Nachbau 2,3 Millionen Dollar kostet. Die Umrüstung und der Antrieb weitere 2,7 Millionen Dollar und die Kamera 1 Million Dollar so ist man bei 6 Millionen Dollar für die Sonde. Die Startkosten sind schwer zu beziffern. Nehmen wir das Worst-Case Szenario, man müsste anteilsmäßig den Ariane 5 Start mitfinanzieren, dann wären das weitere 7 Millionen Dollar für den Start.

Die Missionskosten sind schwer zu beziffern. Auch hier kann es extrem teuer werden. Nehmen wir nochmal das Beispiel DSCOVR. Hier managt die NOAA nur die Mission. Das umfasst also keine Kosten für Sonde und Start. Trotzdem wird das über 100 Millionen Dollar teuer. Alleine 4,8 Millionen Dollar wurden für den Webauftritt geplant. Auch hier gilt: in der Weltraumfahrt ist alles teurer. Auch hier könnte man sparen. Wenn alle Satelliten gleich aufgebaut sind, vielleicht auch viele die gleichen Instrumente haben, dann sollte man viel automatisieren können und wenige Personen viele Satelliten betreuen.

Einsparungen muss es auch bei den Instrumenten geben, die heute bei anspruchsvollen Sonden teurer als die Sonde selbst sind. Auch hier sollte man auf Kosten achten. Ein Effekt ist auf jeden Fall gegeben: man wird Instrumente in identischer oder fast identischer Bauweise auf mehreren Satelliten einsetzen und so durch Serienbauweise kosten senken. Das geht aber auch durch konventionellere Technik. So habe ich ein normales Teleskop und einen Chip mit Bayermaske angesetzt, nicht wie sonst üblich mehrere Chips mit Strahlteiler oder ein bewegliches Filterrad. Das senkt Kosten und macht anfällige, bewegliche Teile überflüssig. Man kann das noch weiterführen und einen größeren Chip vorsehen, der zum Teil abgedeckt ist. Dann braucht man auch keinen Verschluss sondern kopiert bei einer Aufnahme einfach das Bild in den unbelichteten Teil (Frametransfer und liest es von dort langsam aus. Das ist ein Beispiel das Schule machen kann.

Insgesamt denke ich ist es möglich so Kleinsatelliten zu einem Bruchteil der Kosten einer normalen Mission. Selbst wenn mehrere Kleinsatelliten dann eine größere Mission ersetzen gibt es eine Einsparung. Das geht aber nur wenn auch das Umfeld stimmt, also man auch preiswert Instrumente entwickeln kann, Start und Missionsbetreuung dann nicht die Einsparungen zunichte machen.

Die Industrie geht neue Wege. Airbus muss seine Produktionsprozesse umstellen um 900 Satelliten in 3 Jahren zu einem Bruchteil der Kosten eines normalen Satelliten zu bauen. Auch der Start wird billiger sein. Arianespace musste seine Preise deutlich senken, sonst wäre der Start 70% teurer gewesen. Auch hier liegt der Schlüssel in 21 gebuchten Starts anstatt sonst einem oder wenigen. Serienproduktion ist das Schlüsselwort. Warum sollte dies nicht auch bei Instrumenten und Überwachung möglich sein? Oneweb wird auch nicht pro Satellit einige Kontrolleure anstellen können, da brächten sie bei der heutigen Vorgehensweise Tausende von Personen die die Satelliten überwachen.

Es gibt das ja heute schon in kleiner Form. Die Galileosatelliten kosten pro Stück 40 Millionen Euro - schon das ist günstig. Es werden eben 24 und nicht einzelne Satelliten gebaut.

Ich bin mir aber sicher das weder NASA noch ESA diese Chance der Serienproduktion und Kostenreduktion nutzen werden.

1.12.2015: Die Lösung für ein überflüssiges Problem: Wie lange kommt man mit der Luft in einem Raumschiff aus.

Auf die heutige Fragestellung brachte mich Nano wo der Darwin-Award herhalten musste, um die Dummheit der Männer zu demonstrieren. Der Darwin Award wird verliehen für diejenigen die sich auf möglichst dämlich Weise (unabsichtlich) umgebracht haben und damit der Gesellschaft einen Dienst erweisen indem sie ihre Gene aus dem Genpool entfernen. Die Reporterin zählte einige skurrile Nominierungen auf, darunter eine eines Mannes der aufgrund seiner Kohl-Zwiebel Diät an Sauerstoffmangel verstarb.

Ich halte das für ziemlich unmöglich, selbst wenn die Ursache nicht Sauerstoffmangel, sondern toxische Gase sind. Unsere Häuser sind nicht luftdicht und so gibt es selbst bei verrammelten Türen und Fenstern genügend Luftaustausch. Daneben ist das Volumen viel zu groß. Doch das brachte mich auf die Idee. 1969 wurde der Film "Verschollen im weltraum" (orginal: Marroned) gedreht bei dem eine Apollobesatzung nach Verlassen ihrer Weltraumstation das Triebwerk nicht zünden kann. Es wird eine Rettungsmission vorbreitet und selbst die Russen schicken ein Raumschiff. Die knappste Ressource ist in dem Film der Sauerstoff in der Kapsel. Schlussendlich überleben zwei der drei Astronauten.

Zwei Jahre später verunglückte Apollo 13 und hier kam es in der Tat zu einer Notsituation: allerdings ging der Mannschaft nicht der Sauerstoff aus, die Mondfähre hatte genug Reserven auch ohne die der Kommandokapsel, sondern das Kohlendioxyd stieg auf einen gefährlichen Level. Wie bekannt, gelang es eine Lösung zu finden die eckigen Kohlendioxydabsorber aus dem CSM in die runden Öffnungen im LM zu bringen. Also gerade umgekehrt wie beim Fußball ("Das Eckige muss in das Runde").

Doch was ist nun gefährlicher wenn es keine Reserven gibt: Kohlendioxyd oder Sauerstoffmangel und wie lange reicht die Luft in einem Raumschiff?

Fangen wir mit den Grundlagen an. Wenn wir den Metabolismus als Summe betrachten, dann oxidiert er organische Verbindungen zu Kohlendioxyd (dort landet der Kohlenstoff) und Wasser (dort kommt der Wasserstoff hin). gebundener Stickstoff wird nicht zum energieärmsten Produkt (Stickstoff) abgebaut sondern zu Harnsäure. Diese ist wasserlöslich, kann also in der Bilanz der Luft vernachlässigt werden. Allgemein werden daher Proteine bei der Nährstoffermittlung meist nicht berücksichtigt, zumal sie normalerweise nur einen kleinen Anteil an der Energie ausmachen. Doch wie sieht es bei Kohlehydraten und Fetten aus?

Nehmen wir mal zwei typische Moleküle beider Gruppen: Glucose als Traubenzucker und Stearinsäure als eine der am häufigsten vorkommenden Fettsäuren:

C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O

C18H36O2 + 33 O2 -> 18 CO2 + 18 H2O

Beide Moleküle liefern pro C-Atom ein Molekül Kohlendioxyd und ein Molekül Wasser. Sie unterscheiden sich aber im Sauerstoffbedarf. Glucose benötigt pro C-Atom ein Molekül O2, Stearinsäure dagegen fast zwei. Der Grund liegt darin dass Glucose schon 6 O-Atome bei 6 C-Atomen im Molekül enthält. Stearinsäure dagegen nur zwei auf 16 C-Atome. Das Molekül ist schon teiloxidiert. Das drückt sich auch in der Energie aus, die ein Gramm liefert: Im Durchschnitt sind es bei Kohlenhydraten 17,2 kJ/g, bei Fett 38,9 kJ/g.

Das so das Verhältnis von verbrauchtem Sauerstoff zu erzeugtem Kohlendioxyd unterschiedlich ist, macht man sich in der Ernährungswissenschaft zu Nutze. Wenn man den Energiebedarf von Tätigkeiten messen will, so misst man den verbrauchten Sauerstoff in der Atemluft und das erzeugte Kohlendioxyd. Beim Grundumsatz sitzen die Personen auf einem Stuhl in einer kleinen hermetisch abgeschlossenen Kammer, sonst bekommen sie eine Atemmaske aufgesetzt, Damit hat man zwei Messgrößen, mit denen man die Zusammensetzung der zwei Hauptbestandteile messen kann, aus der die Energie stammt. Man bildet das Verhältnis von Kohlendioxidabgabe zu Sauerstoff Aufnahme in Gramm. Diese Größe wird als respiratorischer Quotient bezeichnet und liegt bei 1,0 bei Fett und 0,7 bei Kohlenhydraten. So kann man das Verhältnis von Kohlenhydraten zu Fett bestimmen. Über die Absolutmengen an verbrauchtem Sauerstoff und gebildetem Kohlendioxyd kann man dann den Energieverbrauch messen. Das nur am Rande.

Nehmen wir eine vorbildliche Ernährung nach Empfehlung (60% Kohlenhydrate, 30% Fett, 10% Eiweiß), einen 75 kg schweren Astronauten, der im All sich wenig bewegt und daher nur 9000 kJ/Tag verbraucht. Dann ergibt sich folgende Tabelle:

Nährstoff Sauerstoffverbrauch  [g] Kohlendioxidemission [g] Nahrungsmenge Sauerstoffverbrauch gesamt [g] Kohlendioxydemission gesamt [g]
Eiweiß 996 814 53 52,788 43,142
Kohlenhydrate 829 829 314 260,306 260,306
Fett 2019 1429 70 141,330 100,03
Summe     437 454,424 403,478

Das ist nicht mal so viel. Weniger als ein Halbes Kilo Sauerstoff braucht man pro Tag. Doch wie viel ist das? Bei einer Standardatmosphäre mit dem Druck auf Meereshöhe und 25 Grad Temperatur wie sie auch in etwa auf der ISS herrschen nimmt ein Mol ein Volumen von 22,4 l ein. Ein Mol Sauerstoff wiegt 32 g, ein Mol Kohlendioxyd 44 g. Beim Sauerstoff spielt noch eine Rolle, das er nur 21% der Atmosphäre ausmacht.

Doch in den Apollo wurde eine reine Sauerstoffatmosphäre von 0,28 bar Druck eingesetzt. Hier nimmt ein Mol 81 l ein. Das Kommandomodul hatte ein freies Volumen von 5,9 m³, das LM das ja bei Apollo 13 noch abgekoppelt war, weitere 6,7 m³.

Nun muss man noch wissen, ab welchem Level man an Sauerstoffarmut stirbt und welche Kohlendioxydkonzentration tödlich ist. Bei der Arbeitsssicherheit werden Werte unter 11% Sauerstoff auf längere Sicht als tödliches Risiko eingestuft. Das betrifft sicher den untrainierten Menschen, denn das Basislager für den MT Everest in 5400 m Höhe weist genau diesen druck auf. Die Bergsteiger sind aber erst wenn sie 8000 m Höhe überquert haben in der sogenannten Todeszone. Doch nehmen wir den Wert, die Astronauten sind ja nicht trainiert.

In dem CSM sind insgesamt 5900 l / 81 l * 32 g/l = 2330 g Sauerstoff. Im Spielfilm "Verschollen im Weltraum" gab es ja kein LM. Umgerechnet von der Standardatmosphäre (21% Sauerstoff) darf der Anteil bis auf 11/21 des Wertes zurückgehen, es dürfen also 10/21 = 1110 g Sauerstoff verbraucht werden. Es gibt drei Astronauten in der Kapsel. Das sind pro Astronaut 370 g. Bei einem Sauerstoffverbrauch von über 454,4 g reicht das keinen Tag, sondern nur 19,5 Stunden.

Kommen wir zum Kohledioxyd. Nach dieser Stelle ist eine Konzentration von 10% in der Atemluft tödlich. Im Falle des CSM entspricht das auf die Normalatmosphäre bezogen 4,464 Mol/m³, bei 5,9 m³ also 27,4 Mole, und beim angekoppelten LM (5,9+6,7 m³) sind es 58,4 Mole. Ein Mol wiegt 44 g, das sind also 1205 und 2569 g. Wenn jeder Astronaut 403,4 g ausatmet ist das nach knapp 24 bzw. 51 Stunden erreicht. Das bedeutet bei einem CSM würde, selbst wenn die Besatzung mit dem Sauerstoffmangel fertig werden würden (bis 8% kann er z.B. sinken bevor man ohnmächtig wird) bald der Kohlendioxydgehalt bedrohlich werden. Da Kohlendioxid an und für sich nicht giftig ist (anders als Kohlenmonoxid, das den Sauerstoff aus den roten Blutkörperchen verdrängt) beruht seine Giftwirkung auf der Reduktion des Sauerstoffanteils - so kommt man zu etwa der gleichen Zeitdauer (im Normalfall entsteht Kohlendioxid als Folge von Gärungen und Verbrennungen und eine Erhöhung des Kohlendioxidanteils geht einher mit einem Verbrauch von Sauerstoff und die Werte wurden ja aus praktischen (Unfall-)Vorkommnissen auf der Erde gewonnen und nicht indem man Probanden zusätzlich Kohlendioxyd aussetzte).

Bei diesen Überlegungen gibt es aber einige Fragezeichen. Die Werte stammen von Beobachtungen bei Unfällen bzw. Richtlinien für den Arbeitsschutz bei der Normalatmosphäre. Die liegt aber im Apolloprogramm nicht vor. Die reine Sauerstoffatomsphäre enthält keinen Stickstoff. So wissen wir nicht ob ein Mensch mit erheblich weniger Sauerstoff dann auskommt, weil er trotz verringertem Druck mit jedem Atemzug mehr Sauerstoff aufnimmt. Wie das Beispiel der Bergsteiger zeigt, kommen die in 5400 m Höhe prima mit einem "tödlichen" Level aus. Sherpas die dort wohnen und angepasst sind, können sogar dauerhaft in dieser Höhe leben. Durch den verringerten Druck atmen sie schneller und kompensieren so die geringen Sauerstoffmenge in der Luft. Noch schwerer wird es vorherzusagen wie es aussieht wenn nicht nur der Druck niedriger ist, sondern auch die Zusammensetzung anders.

Daher ist die Beurteilung für Apollo schwer. Doch sie ist leicht für die ISS. Denn die hat Normalatmosphäre. Das Volumen wird mit 916 m³ Volumen angegeben, doch das ist ohne Inneneinrichtung und auch mit den Luftschleusen. Doch es gibt auch eine andere Möglichkeit der Volumenmessung. Das ATV hat ja auch Gase an Bord und wenn die entlassen werden so erhöhen sie den Druck. Man kann so leicht errechnen das das nutzbare Innenvolumen rund 230 kg Sauerstoff enthält. Bei 6 Astronauten reicht das für über 84 Tage. Ersticken werden die Astronauten also nicht sofort wenn mal ein Transporter ausfällt. Nebenbei: Die Atmosphäre müsste so 992 kg wiegen - bei rund 420 t Masse der ISS entfallen also 0,25% nur auf die Atmosphäre.


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