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Web Log Teil 473: 4.9.2016 - 8.9.2016

4.9.2016: Muss man Triebwerke vor dem Start testen?

Die Explosion der Falcon 9 lenkt die Aufmerksamkeit auf eine Besonderheit der Firma: die Hot Fire Tests. Die Firma macht ihn wenige Tage vor dem Start. Er ist im Prinzip vergleichbar mit einem Countdown. Er endet damit, dass die Triebwerke gezündet werden. Alle Raketentriebwerke brauchen einige Sekunden, um hochzulaufen, bis sie den Nennschub erreicht haben. Dies dauert bei den Merlin 3,5 s. danach werden sie abgeschaltet. Der Hot-Fire Test kann so Probleme aufdecken, die im Countdown auftreten können und er kann Triebwerksproblem erkennen. Triebwerke können zwar jederzeit ausfallen, doch die Erfahrung lehrt, dass sehr viele Probleme schon in den ersten Sekunden während des Hochlaufens sich manifestieren. So Verbrennungsinstabilitäten. Haben die sich einmal gebildet, so gehen sie normalerweise nicht mehr weg und ist eine Verbrennung stabil mit (ebenfalls) stabilen anderen Parametern wie Brennkammerdruck und Förderleistung so tritt auch keine auf. Das nutzen auch andere LSP, die beim echten Start die Triebwerke wieder abschalten, wenn es Probleme gibt. Ich führe nun nicht Buch über alle Ereignisse, doch kann ich mich an mindestens einen Abbruch bei Ariane 4, zwei beim Space Shuttle, einen bei der Titan und auch einen bei SpaceX erinnern, wo man nach einem negativen Test die Triebwerke beim echten Start wieder abschaltete. Bevor die Rakete abheben darf, wird sie am Launchpad festgehalten, meist mit Klammern. Die werden vom Computer gelöst, wenn er den Start freigibt.

Daneben treten auch andere Probleme auf. Vor einigen Jahren taten bei Ariane 5 z.B. Probleme mit einem Heliumregulierventil auf, das man dann auswechselte und die Produktion dann genauer überwachte, nachdem das nicht nur einmal vorkam.

Also warum macht man es nicht bei jedem Träger? Man kann nur spekulieren und kann zwei Positionen einnehmen.

Pro Hot Fire Test: Der Test ist eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme. Daher führen wirr ihn auch mit der Nutzlast durch. Er ermöglicht uns den gesamten Countdown durchzuspielen und wir riskieren so keine Startverschiebung. Er ist insbesondere dann möglich, wenn man dazu Zeit hat. Bei einem Countdown ist die Zeit knapp man hat ein definiertes Startfenster. So kann man eher beim ersten Versuch starten.

Gegen Hot-Fire Tests: Jeder Test, jeder Probecountdown, egal ob er mit einer Zündung endet oder nicht, kostet Geld. Be den EELV hat man anfangs eine Wet-Dress Rehersal durchgeführt, das entspricht dem Test von SpaceX nur ohne Zündung der Triebwerke. Er kostete 500.000 Dollar extra und wurde weggelassen, nachdem man mehr Erfahrungen mit den Trägern hatte.

Weiterhin verzögert es den Start. Nach einem Test muss man die Treibstoffe abpumpen, die Daten auswerten, und kann dann erst einen erneuten Countdown durchführen. Bei SpaceX liegen z.B. zwischen Test und Start in der Regel zwei Tage. Solange ist auch das Launchpad blockiert. Das ist von Bedeutung, wenn dieses sowieso ein kritischer Punkt bei den Startvorbereitungen ist, z.B. die Rakete dort zusammenbaut wird (geschieht heute z.B. noch bei der Vega so).

Nicht jedes Triebwerk ist mehrmals zündbar.  Feststofftriebwerke sind es nie. Die meisten Erststufentriebwerke sind es, weil man mit einem Startabbruch rechnen muss. Es gibt aber auch Ausnahmen. Die NK-15 der ersten Generation der N-1 Mondrakete waren es z.B. auch nicht. Selbst wenn sie es sind, muss das nicht bedeuten, dass man sie dann ohne Wartung neu zünden kann oder nicht etwas tun muss.

Ich glaube der grundlegende Ansatz ist der: Die meisten Hersteller von Trägerraketen stehen auf dem Standpunkt: Wir bauen eine Trägerrakete bei der wir in allen Phasen der Produktion alles mehrfach kontrollieren, dies protokollieren und überwachen. Wir sind uns sicher, dass unsere Trägerrakete zuverlässig ist und wir alles getan haben, um Fehler oder Probleme zu entdecken. Wenn wir sie nun Probezünden, dann ist das keine weitere Sicherheitsmaßnahme, sondern einfach nur überflüssig.

Der gegenteilige Ansatz ist der, dass man sagt "Das Durchlaufen des Countdowns liefert mit noch mehr Sicherheit, als wenn ich ihn nicht durchlaufe".

Schaut man es historisch an, so gibt es wesentlich weniger Beispiel für Tests der Triebwerke vor dem Start als den gegenteiligen Ansatz. Die Saturn V Erststufen wurden mehrfach getestet, bevor sie gezündet wurden und nicht nur über einige Sekunden. Sie liefen vor dem Start bei insgesamt drei Tests länger als später im Betrieb. Das war ein Teil des Sicherheitskonzepts damals wollte man die zuverlässigste mit der damaligen Zeit mögliche Rakete haben.

Bei den ersten Space Shuttles gab es ebenfalls einen Start der Triebwerke vor dem Abheben. Das hat man aber später eingestellt.

Ebenso wurden die ersten Ariane 5 EPC Stufen noch in Frankreich (also nicht am Startort) getestet. Auch hier: als man wusste, dass es keine Probleme in der Serienproduktion gab, hat man dies eingestellt.

Es gibt heute noch einen LSP der macht Hot-Fire Tests, zumindest bisher und sein Verhalten in der Zukunft könnte sich ändern. Das ist SpaceX Konkurrent Orbital. Die Antares hatte in der 1XX Version Aerojet AJ-26 Triebwerke, die in Wirklichkeit generalüberholte NK-33 Triebwerke der Mondrakete N-1 sind. Anders als die erste Generation (NK-15) sind sie mehrfach zündbar und überstehen mehrere Zyklen ohne Wartung. Aber sie sind auch vor 40 Jahren gefertigt worden. Daher testet man jedes Triebwerk vor dem Einbau in die Antares im Stennis Test Center, aber nicht die ganze Antares am Startturm. Nun wird man die Triebwerke wechseln und Abkömmlinge der RD-191 der Antares einsetzen. Ich wage zu prognostizieren, dass man diese nicht vorher einem so langen Test (20 s) aussetzen wird. Denn ich vermute er dient nur dazu zu testen, ob das Triebwerk nach 40 Jahren noch einwandfrei funktioniert. Daher wird auch nur es getestet.

Wie immer kann man über die Maßnahme so oder so denken. Die Tatsache, dass es sehr oft üblich war, die ersten Stufen zu testen und später nicht mehr verweist darauf, dass Fehler oder Kinderkrankheiten oft bei den ersten Trägern zuschlagen. Mit mehr Erfahrung hat man sie alle gefunden und dann sollten diese Tests wirklich überflüssig sein. Würde man dort auch wirklich was finden, so gäbe es bei den Countdowns auch viel mehr Abbrüche, als sie derzeit vorkommen, zumindest technischer Art. Die meisten Abbrüche werden heute vom Wetter verursacht.

Ich meine das die Hot-Fire Tests ein Bestandteil des Sicherheitskonzeptes von SpaceX sind. Wenn ich mit davon ausgehe, das andere firmen sie seit Jahrzehnten im Geschäft sind sich in dieser Zeit sicher auch Gedanken gemacht haben, wo sie Abläufe optimieren können und wo Aktionen nr Geld kosten aber nicht mehr Sicherheit bringen, dann erklärt sich, warum diese keine Hot-Fire Tests machen. Ihr Ansatz ist eben der, dass man in der Produktion schon alles kontrolliert. Man kann diese Kontrollen zurückfahren und einen Hot-Fire Test als Abnahmetest des Gesamtsystems ansehen. Damit habe ich einmal einen größeren Aufwand, spare mir aber vielleicht einen viel größeren Aufwand nur über zig-Subsysteme verteilt bei der Produktion ein und damit auch Kosten. Irgendwie muss man die Konkurrenz unterbieten können. Wenn man weiß das bei einer Saturn V der größte Teil der Herstellungskosten nur auf Qualitätskontrolle entfällt ist es leicht, an diesem Posten zu sparen. Die Saturn V ist nicht typisch, weil der Aufwand für Kontrollen dort extrem war, aber auch bei anderen Trägern ist die Kontrolle ein großer Kostenfaktor.

Es gab mindestens einmal ein Problem bei einem Hot-Fire Test bei einem frühen (dem zweiten) Falcon 9 Start, wo nach Ansicht von Shotwell bei einem Start die Mission verloren gegangen wäre. Seitdem trat ja nichts auf, was in Übereinstimmung mit der obigen Erfahrung steht, dass Fehler in der frühen Phase eines Trägers auftreten.

Sollte man ihn ohne Nutzlast durchführen? Die Frage stellt sich ja nach dem Unglück. Es gibt zwei Gründe, die dagegen sprechen. Das eine ist, dass man dann die ganze Rakete zurück in die Werkshalle fahren muss, um die Nutzlast zu integrieren. Ansonsten kann sie ja am Startplatz blieben. Das spart Zeit und Geld. Das Zweite ist natürlich, dass man auch die Kommunikation der Nutzlast testen kann. Sei sollet ja eigentlich verträglich mit der Rakete sein. Ich halte es auch nicht für besonders riskant, denn der Normalfall sollte es ja nicht sein, das die Rakete am Startplatz explodiert. In den USSA ist das seit fast 60 Jahren nicht mehr vorgekommen, bei seitdem über 1600 Starts. Bisher waren andere Gefahren bei der Nutzlastintegration größer. Ein Insat wurde einmal von einem Kran getroffen und zerstört und ein anderer Satellit bei den Vibrationstests zu stark belastet und "kaputtgeschüttelt".

Auf der anderen Seite haben natürlich die anderen LASP ein komplett anderes Qualitätssicherungskonzept als SpaceX. Zudem: Wenn der Hot-Fire Test identisch zum Countdown ist, wäre dasselbe natürlich auch beim Countdown passiert. Das Ganze ist also weder eine Diskussion Pro oder gegen Hot-Fire Tests als vielmehr: pro oder gegen SpaceX Qualitätssicherungskonzept oder dessen Mängel.

Ich glaube es wird noch lange dauern bis man die Ursache gefunden hat. Denn eines ist doch sehr auffällig. Wie schnell das ganze ging. Der naheliegende Vergleich, die Explosion einer Atlas Albe bei Pioneer Able 1959 ist zwar vom Ablauf identisch (auch damals in der Frühphase der Raumfahrt gab es einen Hot-fire Test), doch wenn man sich das Video ansieht gibt es erst nach beendetem Zünden der Triebwerke und deren Abstellen noch ein Feuer im Heck und erst Sekunden später eine Explosion. Der zweite Fall der mir einfällt war eine Titan die am 12.12.1959 einen Versuchsstart hatte, doch auch 4 Sekunden zwischen erstem Anzeichen und dem Feuerball. Ich kenne keine Explosion am Boden die so schnell verlief. Im Flug kann das passieren wenn durch Belastungen ein Tank kollabiert, aber am Boden sollte das nicht passieren, denn die Tanks kann man leicht auf statischen Druck überprüfen. Die Geschwindigkeit ist schon außergewöhnlich und eine Erklärungsmöglichkeit wäre natürlich eine Sprengung. Nur stellt sich dann die Frage warum gerade die Oberstufe betroffen ist. Das Selbstzerstörungssytem würde die ganze Rakete sprengen und die Rakete würde das auch über die Telemetrie melden. Das scheidet meiner Ansicht nach aus.

Die einzige Parallele die mir einfällt sind zwei Fehlstartes der Europa I, F7 und F8, bei denen (offiziell) heiße ionisierte gase bei der Stutentrennung das Selbstzerstörungssystem der dritten Stufe aktivierten. (inoffiziell: unterschiedliche Verdrahtung auf deutscher und französischer Seite sodass stromlose Drähte nicht auf Masse lagen) auch hier ging alles innerhalb von Millisekunden. Nach 40 ms war die Stufe gesprengt. Auch beim letzten Start der N-1 verlor man innerhalb von 40 ms die gesamte Telemetrie was man mit einer Schockwelle assoziierte die durch den ganzen Rumpf ging. Aber beide Ereignisse passierten im Flug.

5.9.2016: Massenaussterben Teil 1

Mindestens fünf Mal gab es im Laufe unserer Erdgeschichte ein Ereignis, das man als Massenaussterben bezeichnet. Das bedeutet, dass in einem geologisch kurzen Zeitraum zahlreiche Arten verschwanden. Es muss ein größerer Teil der gesamten Artenzahl sein, damit man es als Massenaussterben bezeichnet, denn es gab auch sonst den Artenrückgang z.B., wenn Kontinente sich vereinigen und so Ozean- und Luftzirkulation sich verändern. Diese betreffen aber nicht so viele Arten und es verläuft langsamer. Aber auch der Begriff "geologisch kurz" ist dehnbar. Ein Massensterben kann sich über 10 Millionen Jahre hinweg ziehen, also länger als die gesamte Existenz der menschlichen Art.

MassenaussterbenWahrscheinlich gab es noch mehr Massensterben oder Massenextinktionen, wie sie auch heißen. Doch datieren können wir nur die, die ab dem Kambrium passierten. Auch wenn die ältesten Spuren von Leben 3,5 Milliarden Jahre alt sind. Tiere und Pflanzen sich vor mindestens 2,4 Milliarden Jahren getrennt haben blieb das Leben die ersten 3.000 Millionen Jahren einzellig. Erst an der Grenze zum Kambrium vor rund 600 Millionen Jahren tauchten mehrzellige Lebewesen auf. Vorher haben einzellige Lebewesen kaum Möglichkeiten zu fossilieren und damit gibt es nur wenige Zeugnisse. Richtig sicher ist man sich nur bei den Masseaussterben, die es ab dem Kambrium gab. Nimmt man diese Grafik über die ausgestorbenen Arten im Laufe der letzten knapp 600 Millionen Jahren so sieht man dass es immer wieder viele verschwanden (CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4084669). Die Grafik de Wikipedia ist etwas ungünstig. Man sollte vielmehr die Zahl der Arten angeben, da ist das deutlicher. Interessant wäre dann auch zu sehen, ob es nach einem Aussterbeereignis einen Gegeneffekt gibt, das nun viele neue Arten entstehen, wie das oft gesagt wird. Wenn ich aber nur die Prozentzahl der Arten angeben ohne die Artenzahl absolut sieht man diesen Effekt nicht.

Zumindest eine Aussterbewelle im Präkambrium gilt aber als wissenschaftlich sicher. Das Leben begann ursprünglich anerob. Die ersten Organismen oxidierten im Wasser gelöste organische Substanzen oder gelöste Mineralien wie Methan, Schwefelwasserstoff, Eisen. Derartige Bakterien gibt es heute noch und viele zählen zu den Archaebakterien, die man als urtümlich erachtet. Als die Photosynthese von den Blaualgen entwickelt wurde, reicherte sich im Wasser Sauerstoff an, der Gift für diese Organismen ist. Zudem oxidierte der Sauerstoff die gelösten Stoffe. Eisen fiel z.b. als Eisen-III-Oxid aus. Eisen-II Ionen sind anders als Eisen-III dagegen wasserlöslich. Ein Großteil der Eisenerzvorkommen stammt aus dieser Zeit. Dies wird als die große Sauerstoffkatastrophe bezeichnet. Sie ereignete sich aber schon vor 2.400 Milliarden Jahren. Site ist auch die Einzige die im Präkambrium sicher ist.

Nicht umsonst findet man Aussterbeereignisse immer an der Grenze von geologischen Zeitaltern, die wir heute als Kreide, Jura, Perm etc. bezeichnen. Als man diese Zeitalter festlegte, kannte man keine Datierung und nichts über Aussterbeereignisse. Man sah aber das das Gestein sich wandelte und dann wieder einige Zeit eine bestimmte Gesteinsart entstand.  Die hat man dann benannt. viele übrigens nach Keltischen Stämmen. So auch beim ersten Zeitakter, das nach den Kambrern Kambrium genannt wird.

Das Kambrium ist dadurch gekennzeichnet, das an seinem Beginn, vor früher 590 Millionen Jahren, heute mit besserer Datierung etwa 540 Millionen Jahren urplötzlich viele Arten auftauchen - weil nun viele Arten makroskopisch groß wurden und auch viele fossilierbare Bestandteile, wie Exoskelette bildeten. Zu Beginn Kambrium war der Sauerstoffgehalt der Luft noch zu gering, als dass an Land noch zu viel UV-Strahlung ankam. Der Sauerstoffgehalt stieg dann während des Kambriums rapide von etwa 4 auf 10% an. Damit konnten in der folgenden Periode erstmals primitive Organismen an der Grenzregion Wasser/Land überleben.

Landpflanzen oder Tiere gab es noch nicht. Von den im Wasser lebenden Tieren findet man aber alle großen Stämme, oder zumindest ihre Vorläufer, mit Ausnahme der Moostierchen. Wie mehrmals in der Erdgeschichte waren alle Kontinente zu einem Superkontinent zusammengeballt. Im Meer war das Klima subtropisch und das anscheinend weltweit.  Das muss eine Klimaänderung zu Beginn des Kambriums gewesen sein, denn auch der Meeresspiegel stieg damals an. Manche Autoren sehen darin auch eine Folge, dass eine Zeit der globalen Vergletscherung „Eisball Erde“ vor dem Kambrium endete.

Am ende des Kambriums starben dann 80 % der Arten aus. Warum weiß man bis heute nicht. Es gibt nur Hypothesen. Gondwana zerbrach und das scheint die Meeresströmungen geändert zu haben denn es wurde nun weltweit kühler, auch fielen die Meeresspiegel wieder. Folgt man den Argumenten dieser Seite. So hätte es eigentlich anders sein müssen: Mehrere Kontinente haben mehr Flachwasserzonen (die die Schelfe umgeben) und einen höheren Meeresspiegel. Doch gerade diese Flachwasserbereiche sind, die am meisten besiedelten. Zudem stieg der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre an. Den Spitzenwert erreichte er zu Ende des Kambriums, was ja eigentlich für ein sehr warmes Klima sorgen sollte.

Kontinente KambriumTrotzdem geht man mit dem Auseinanderwandern von Gondwana von einer Klimaverschlechterung aus und der Meeresspiegel sank und damit auch die bewohnbaren Flachwasserzonen. Das Aussterben am Ende des Kambriums war eines der heftigsten. 80% der Organismen starben aus, anders als beim Bruch zum eozän überlebten viele Gattungen, die Artenvielfalt ging aber zurück. So sind die häufigsten Fossilien des Kambriums die Trilobiten (ich sage nicht die häufigste Art, denn durch ihr Exoskelett wurden sie wahrscheinlich besser erhalten als andere Arten, in den wenigen Funden, wo auch Weichteile erhalten blieben machen sie nur 2% der Individuen aus). Ihre Artzahl ging drastisch zurück, die Trilobiten selbst starben aber viel später aus. Trilobiten erholten sich aber davon nur bedingt. Schon im Ordovizium waren es bedeutend weniger Vertreter, in den letzten 100 Millionen Jahren, vor dem Aussterben am Ende des Perm (vor 251 Millionen Jahren) gab es nur wenige Arten. Die Trilobiten sind deswegen so prominent, weil es extrem viele Arten gab, über 15.000 also mehr als wir Säugetierarten kennen und man anhand ihrer Fossilien sehr gut eine Fundschicht datieren kann.

Vermutet wird, dass zu Beginn des Kambriums die Temperatur 12 bis 14 Grad höher lag als heute (zum Vergleich: wir reden von katastrophalen Aspekten für die Menschheit, wenn die Temperatur weiter steigt, und so um 1-2 Grad höher liegt als heute). Warum sie dann auf etwa +4 Grad mehr fallen konnte, weiß man nicht. Da der Kohlendioxidgehalt am Ende des Kambriums der höchste in der jüngeren Erdgeschichte war, scheint dies verwirrend. Wenn ich die links abgebildete Karte der damaligen Kontinente sehe, so wäre zumindest für mich eine Erklärung, dass Gondwana die Pole überquert. Nur auf Land kann sich aber Eis halten. Es könnte so angefangen haben, dass Eis an den Polen sich erstmals über das Jahr hielt, das führte zur Abkühlung der Pole und zu mehr Eis und so langsam zum Abkühlen der Meere. Da die Flachwasserzonen am Rande von Gondwana und damit in mittleren Breiten sind, reicht dann auch eine schon moderate Abkühlung der Meere aus, dass dort kein subtropisches Klima ist und es zum Aussterben kommt. Doch das ist nur meine Theorie.

Das Auseinanderbrechen von Gondwana, das nur während des Kambriums für etwa 50 Millionen Jahre existierte, scheint wohl das wichtigste Ereignis zu sein. Wenn man annimmt, das dies einhergeht mit tektonischer und vulkanischer Aktivität so ist auch der hohe Kohlendioxidgehalt von bis zu 5000 ppm (heut: 350 ppm) erklärbar. Vulkane stoßen neben Kohledioxid auch Schwefelgase aus, entweder Schwefeldioxid oder Schwefelwasserstoff, der aber auch in der Luft oder Wasser zu Schwefeldioxid oxidiert. Das könnte den pH-Wert der Meere abgesenkt haben.

7.9.2016: Massenausstreben Teil 2

Das zweite der großen Massenaussterben fand am Ende des Ordoviziums statt. Wie viele Arten ausstarben, ist selbst innerhalb eines Wikipediaartikels nicht so genau angegeben zwischen 50 und 70% werden angegeben. Wie beim Aussterben am Ende des Kambriums ist die Ursache nicht ganze genau bekannt. Es gibt mehrere Hypothesen. Ich habe drei gefunden.

Die Erste ist die eines Gammastrahlenblitzes. Ich habe das schon in einem eigenen Artikel besprochen. Das Grundprinzip: Explodiert ein massereicher Stern, so wird dabei hochenergetische Strahlung frei. Ist dieser Stern extrem massereich, so ist die Strahlung so intensiv, dass sie die Biosphäre gefährden kann. Die Gammastrahlung zerstört die Ozonschicht, die damals die Erde schon hatte (der Sauerstoffgehalt war halb so hoch wie heute). Dabei entsteht NO, das dann einen Rückstrahlungseffekt hat, also die Temperaturen absenkt. Ich halte dieses Szenario für sehr unwahrscheinlich. Das ein naher Gammastrahlenblitz auf einer Seite der Erde (die der Supernova zugewandte) Seite die Ozonschicht zerstört ist rechnerisch beweisbar, doch zum einen sind solche Explosionen extrem selten (nur die allerschwersten, und damit am wenigsten vorkommenden Sterne explodieren auf diese Weise) und ihre Wirkung ist auch auf einen Radius von 3000 Lichtjahren also nur eines kleinen Teils der Milchstraße beschränkt. Da im Ordovizium es noch kein Leben auf dem Land gab, ist es aber so, dass dies sich kaum auswirkte. Ohne Ozonschicht gelangt die UV-Strahlung bis zur Erdoberfläche. UV-Strahlung wird auch im Meer absorbiert. Unterhalb eines Meters kommt keine mehr an. Betroffen wäre zwar die oberflächennahe Schicht doch selbst Plankton, das die Nahrungsgrundlage vieler Meerestiere bildet, hält sich nicht nur in den oberstem Meter aus, sondern in den obersten 50 bis 100 m, die sind also kaum betroffen. Ganz oberflächennahe Korallenriffe könnten betroffen sein, doch die sind auch so nicht sicher vor Flutereignissen oder Meeresspiegelschwankungen. Die Ozonschicht und das entstehende NO sind keine dauerhafte Veränderung. Sie regenerieren sich innerhalb von 10 Jahren wieder bzw. Das NO regnet aus. Der Effekt ist vor allem beim Wasser zu kurzfristig. An Land kann die Abkühlung deutliche Veränderungen verursachen, die Meere sind dazu wegen des enormen Wassergehaltes zu träge. So haben sich die Eiszeiten auch kaum auf die Meeresfaune in den Tropen ausgewirkt und die dauerten deutlich länger als 10 Jahre.

Dann gibt es die Verwitterungstheorie. Hier ist die Wikipedia irgendwie chaotisch. Im Übersichtsartikel zu Massenaussterben ist von Landpflanzen die Rede, die dafür verantwortlich sind (meines Wissens nach traten die erst später auf und waren über Millionen Jahre nur auf den Rand von Gewässern beschränkt, was atmosphärische und geologische Veränderungen doch stark absenkt). In dem Detailartikel zum Aussterben beim Ordovizium ist es dagegen die Entstehung der Appalachen. Am Ende des Kambriums stieg der Kohlendioxidgehalt durch vulkanische Tätigkeit an. Das freigesetzte magmatische Gestein verwittert dann. Oxidieren Metallionen in vielen Silikatgesteinen so binden diese keine Erdalkalielemente mehr und Calcium und Magnesium werden freigesetzt und reagierend dann zu Karbonaten, die Kohlendioxid binden. Die Verwitterung der Appalachen soll diesen Effekt gehabt haben. Diese Theorie halte ich für glaubhaft, denn nimmt der Kohlendioxidgehalt ab, so sinkt natürlich auch der Treibhauseffekt und die globalen Temperaturen sinken.

Die dritte Theorie habe ich schon beim Kambrium angesprochen. Gondwana als Superkontinent begann sich aufzuspalten. Nordamerika, Sibirien und die baltische Region hatten sich schon abgespalten, doch der Rest und das war immer noch eine riesige Landmasse waren noch ein Kontinent. Dieser überquerte nun durch Strömungen des Erdmantels den Südpol. Zentral- und Westafrika lagen damals z.B. am Südpol. Dort sind auch bei warmen Klima die Temperaturen niedriger als am Äquator. Land kühlt sich viel stärker ab als Wasser, was wir heute an der permanent vereisten Antarktis und dem im Sommer eisfreien Nordpol sehen. Große Teile der Landmasse am Südpol hatten eine permanente Eisfläche,. Eis strahlt Licht zurück und kühlt die Luft dadurch ab. Dadurch sinkt die Strahlenbilanz der Erde und die globalen Temperaturen. Das Vereisen bindet auch Wasser, dadurch sinkt der Meeresspiegel. Bei der letzten Eiszeit z.B. um bis zu 100 m. Da heute wie im Ordovizium das meiste Leben in Flachwasserzonen am Rand der der Kontinente ist, da nur dort das Licht bis zum Boden kommt (ab 100 m Tiefe kommt kaum noch genug Licht an, als das Pflanzen als Basis der Nahrung Fotosynthese treiben können), hat dieses Ereignis durchaus einen starken Rückgang der bewohnbaren Regionen zu folge. Vor allem Korallen, die im Ordovizium erstmals auftreten die standortgebunden sind dürften davon betroffen sein.

Wie bei anderen Aussterbeereignissen sieht man direkt nach diesem eine starke Reduktion der Arten, aber auch der Größe der Tiere. So war das größte Tier im Ordovizium ein Kopffüßler mit einem spitzkegeligen Mantel aus Kalk. Dieser wurde mit Mantel 6-10 m lang. Es gab ihn noch im Silur, doch er wurde dann nur noch 3 m groß. Das ist eine allgemeine Erfahrung bei Massenaussterben: Allgemein sinkt dort das Wachstum oder die Biomasse von Pflanzen. Das wirkt sich auf die ganze Nahrungskette aus. Tiere haben zu wenig zum Essen und ihre Zahl nimmt ab und am stärksten betroffen sie die Arten, die am meisten Futter brauchen. Sie können ganz aussterben. Was übrig bleibt, sind dann die kleineren Arten. Aus denen können sich im Laufe der Evolution unter günstigeren Umweltumständen wieder größere Arten entwickeln, doch das dauert Millionen Jahre. Kopffüßler gehören nicht nur zu den größten Tieren im Ordovizium. Sie sind auch die dominierende Spezies in dieser Zeit. Sie entwickeln im Laufe des Ordoviziums eine sehr große Artenfülle und entsprechen so den Trilobiten des Kambriums oder den Dinosauriern im Jura und in der Kreide.

8.9.2016: Die Folge des SpaceX-Unfalls

Nicht jede Rakete ist erfolgreich. Es gibt immer wieder Unfälle. Doch während man bei manchen zur Tagesordnung übergeht und einige Wochen später der nächste Start stattfindet, haben andere weitreichende Auswirkungen. Natürlich ist das so bei gescheiterten Jungfernflügen. So gab es nach den Fehlstarts der ersten Ariane 5G und Ariane 5E jeweils eine längere Pause und natürlich auch bei bemannten Flügen wie dem Verlust der Challenger. Aber auch bei Routineeinsätzen, z.B. 1986, als zum zweiten Mal innerhalb kürzester Zeit ein KH-11 Satellit bei einem Titan Fehlstart verloren geht. Ich denke der SpaceX Start gehört auch in diese Kategorie.

Unmittelbar betroffen ist Spacecom, der Eigner des Satelliten der gestartet werden sollte. Es stand die Übernahme durch eine chinesische Firma an. Bedingung war das Amos-6 in Betrieb geht, denn die Firma hatte kürzlich den Satelliten Amos-5 verloren und war nun im Zugzwang, denn Amos-2 den Amos 6 ersetzen soll hat nur noch für wenige Monate Treibstoff. Danach wird man einen Teil der Kunden nicht mehr bedienen können. Dieser Deal ist nun in Gefahr, zumindest wird neu verhandelt werden müssen. Immerhin hat die Firma eine zweite Versicherung neben der Startversicherung abgeschlossen und bekommt die Baukosten des Satelliten ersetzt. Zusätzlich wird SpaceX einen neuen Start durchführen oder 50 Millionen zahlen - so viel zahlte Spacecom, als sie 2013 den Startvertrag abschlossen. Damals waren die Falcon 9 noch billiger. Inzwischen kostet sie nach der Webseite (Stand 8,9.2016) 62 Millionen Dollar, immerhin um 24% in drei Jahren teurer geworden.

Betroffen sind aber auch zahlreiche Betreiber von Satelliten. SpaceX hat ja ein gut gefülltes Launch Manifest. einige Kunden warten schon seit Jahren auf einen Start. Sie hatten auf die Versprechen der Firma vertraut, dass wenn die Falcon mit den Merlin 1D im Einsatz sind die Startrate schnell ansteigt. Für 2014, dem letzten Jahr, als noch Jahreszahlen beim Launchmanifest standen, waren 14 Starts geplant, erreicht wurden 6. Das Gleiche findet man für 2015 und 2016. Selbst wenn es reibungslos läuft, so schaffen sie pro Jahr 12 Starts, das zeigen 2015 und 2016 bis zu den Unglücken. Das Launchmanifest listet 41 Starts, alleine in diesem Jahr waren noch 9 Falcon 9 Starts geplant - in vier Monaten, während man vorher in acht gerade mal acht geschafft hatte?

Die Kunden von LSP erscheinen für mich, wenn ich die Szene beobachte wie ALDI und LIDL. Es zählen für sie wohl weniger Qualität und Termintreue, sondern nur der Preis. Das sieht man auch an der Unterstützung von LSP, die zahlreiche Fehlstarts haben wie der Proton oder Probleme mit den Terminen (Sealaunch, SpaceX). Sie tun mir daher nicht leid, vor allem, seit ich weiß dass die Gewinne dieser Firmen ziemlich hoch sind. 2012 betrug der Mietpreis für einen Transponder im Mittel 1,6 Millionen Dollar/Jahr bei Eigenkosten von 1 Million Dollar. Man hat also fast 40% des Umsatzes als Gewinn. In Europa bie Preisen von 3,2 Millionen Dollar sogar noch mehr. Davon können die Hersteller der Raketen nur träumen. Dabei machen die Kosten für den Start je nach Komplexität des Satelliten typischen nur ein Viertel bis ein Drittel der Projektkosten aus. Trotzdem ist schon vorher erkennbar, dass auch sie die Geduld bei SpaceX verlieren. Dieses Jahr hat SpaceX nach eigener Webseite gerade mal drei neue auftrage bekommen. Zwei Kunden haben ihre Falcon heavy Starts auf Proton und Ariane umgebucht. Vor allem wissen diese Kunden das SpaceX auch stark im Regierungsmarkt involviert ist. Viele haben damit schon frühere Erfahrungen als ihre Starts mit Starts für die NASA oder Air Force konkurrieren und die hatten immer Vorrang. Das war auch ein Grund, warum sie einen rein kommerziellen Provider forderten. Bei SpaceX sind es die CRS und Crew-Missionen. Die haben wegen der Aufrechterhaltung des Betriebs der ISS Vorrang, zumal sie für SpaceX viel lukrativer sind man baut ja auch die Kapsel. Die NASA ist SpaceX wichtigster Kunde und die Firma wird sicher nicht die Weltraumbehörde vergraulen wollen. Es könnte sein, dass dann der eine oder andere Kunde sein Engagement in SpaceX runterfährt. Kurzfristig haben sie aber kaum Alternativen, denn schon nach dem Fehlstart letztes Jahr gab es Abschlüsse mit anderen LSP und die haben nun kurzfristig keine Startkapazitäten frei. Der Bau eines Trägers dauert typisch zwei Jahre, das bedeutet das wohl am ehesten die abspringen werden, deren Start sowieso erst in zwei Jahren ansteht. Bei Nachholbedarf und bisher nicht erreichter Zielstartrate sind die Chancen groß, dass man auch in zwei Jahren noch dem Plan hinterherhinkt. Die anderen haben praktisch keine Alternative und das sind die meisten, denn üblicherweise wird ein Start etwa 2-2,5 Jahre vorher gebucht. Arianespace kündigte zwar einen Start mehr für 2017 man, doch der ist in Wirklichkeit kein zusätzlicher, da durch die Beschädigung eines japanischen Superbird-Satelliten dieses Jahr ein Start wegfällt. Die Proton hat ebenfalls Startverbot bis November, nachdem bei Intelsat 31 dieser zwar im Zielorbit ankam, die zweite Stufe aber 9 Sekunden zu früh abgeschaltet hatte.

Besonders betroffen ist Iridium. Die Firma ist ja sowieso nicht gerade mit Finanzmitteln gesegnet und hat SpaceX ausgesucht, weil sie eben die billigsten sind. Alle Starts ihre alternden Flotte, die eigentlich schon ersetzt werden sollte, finden mit SpaceX statt.

Die Folgen für andere LSP. Diese könnten mehr Starts bekommen. Allerdings denke ich wird nur einer wirklich profitieren. Das ist ILS. ILS hat seit SpaceX kommerzielle Starts durchführte deutlich an Aufträgen verloren. Der Fehlstart letztes Jahr brachte wieder neue Aufträge und dieser "Fehlstart" wird weitere bringen. Ein "Nachteil" der Proton, ihre Zuverlässigkeit von 90% hat nun auch die Falcon 9. Sie ist aber termintreuer als SpaceX. Arianespace ist durch den Oneweb-Deal ausgebucht. ULA wird als immer noch zu teuer angesehen. Das gilt auch für die H-2A. Trotzdem könnet auch ULA und Mitsubishi Aufträge zu bekommen, denn jede Firma wird abwägen müssen, was es bringt, Monate zu warten und Mieteinnahmen zu verlieren oder einen teureren Start zu buchen. Wenn die Wartezeit zu lang ist, beißt man eben in die saure Zitrone und bucht einen teureren Start.

Die USAF und NASA: Bisher gab es nur wenige Aufträge seitens der USAF. Einen für den Start von DSCOVR, bei dem die USAF nur für den Start verantwortlich ist, die Sonde aber zum Wetterdienst gehört. Dazu kommt eine Erprobungsmission für die Falcon Heavy. Nicht aufgeführt bei SpaceX ist ein Kontrakt für einen GPS-Satelliten bei dem SpaceX der einzige Bieter war. Alle sind mehr oder weniger unkritisch. Die GPS-Satelliten werden z.B. in Serie gebaut und sind nicht so teuer. Bisher ist SpaceX zwar zertifiziert hat aber noch keinen einzigen Start bekommen, der für echtes Vertrauen der USAF/NRO in die Firma spricht. Ähnliches gilt für die NASA. Zwei Satellitenmissionen gab es. JASON 3 ist ebenfalls ein Auftragsstart im Auftrag der NOAA, der Satellit selbst stammt von der CNES. TESS ist ein Small-Explorer mit entsprechend geringen Kosten. Dazu kommen die zahlreichen CRS-Missionen. Wie es hier weitergeht wird sich noch zeigen. Auf der einen Seite ist die Versorgung der ISS so ausgelegt das ein Vehikel ausfallen kann. Das gilt auch auf den Passagiertransport. Gerade deswegen wird man aber SpaceX nicht komplett aufgeben, denn die Firma ist dann auch Backup zu Orbital und Boeing. Auf der anderen Seite hat Orbital gezeigt, dass es sich voll für das Programm ins Zeug legt. Als man nach dem Fehlstart der letzten Antares eine Zwangspause hatte buchte man Starts auf der Atlas, die wegen der größeren Nutzlastkapazität sogar 50% mehr Fracht beförderten. Das wäre für SpaceX wohl unvorstellbar. Da das Pad beschädigt ist wird es in jedem falle eine Zwangspause geben. Vielleicht wird man als Folge, auch wegen der insgesamt angespannten Situation bei SpaceX mit schon vorher überfülltem Startmanifest in Zukunft die Gewichte etwas anders verteilen, zumal man ja bald mit dem Dream Chaser noch einen weiteren dritten Versorger hat.

Für SpaceX sind die Wirkungen am stärksten. Zum einen fällt ein Startplatz weg, und zwar der wichtigste, denn die meisten Starts gehen in den GTO oder zur ISS. Die Firma will zwar auf Pad 39A schwenken, doch wie schnell das möglich ist, bleibt offen. Als 2014 die Antares in niedriger Höhe gesprengt wurde legte das Pad für ein Jahr lahm und kostete 15 Millionen Dollar und die Falcon 9 explodierte am Boden und hat doppelt so viel Treibstoff an Bord. Ob Pad 39A schon bereit ist? Nun ärgert sich die Firma sicher, dass ihr Spaceport in Bownsville noch nicht so weit ist. Er sollte 2017 fertig sein, doch man musste den Boden verfestigen, sodass es nicht vor 2018 zu Starts kommt. Vielleicht hätte man hier anstatt in Marspläne mehr Energie investieren sollen. Haben Marspläne vielleicht eine höhere Priorität? Teurer wird der Flug der Red Dragon auf jeden Fall als alle Investitionen in Brownsville zusammen.

Ich befürchte auch das man nicht so schnell wieder die Flüge aufnehmen wird. Neben den Schäden am Boden sieht das nicht so nach einem Unglück aus, das man so schnell aufklärt und wenn die Rakete am Boden explodiert, klingt das nach einem größeren Problem mit der Rakete oder noch schlimmer am Launchpad (dann müsste man nämlich alle anderen Pads auch umrüsten).

Die Firma hat nach dem letzten Fehlstart schon kaum neue Aufträge bekommen, die Startverschiebung der Falcon Heavy haben zu zwei Auftragsverlusten geführt und sie war schon bisher mit den Starts in Verzug. Nun muss man rechnen, dass man Aufträge verliert. Das ist deswegen übel, weil in dem Business stufenweise Vorkasse üblich ist, man bezahlt ab Auftragsvergabe und wenn der Start erfolgt ist, er ganz bezahlt. Die Gelder werden aber nicht auf dem Konto landen, sondern in laufende Projekte gesteckt wie Red Dragon, Brownsville, Raptor Triebwerk.

Für Musk am schlimmsten dürfte der Renommeeverlust sein. Musk hat seine Firma bisher als soooo modern präsentiert. Man druckt Triebwerke mit 3D-Druckern, verwendet Rakete zweimal und bald bricht man auch zum Mars auf, und wenn das erst mal passiert ist, kommt dann auch schon die Marskolonisierung. Nun bekommt die Firma die Raketen nicht mal in die Luft und zwei Fehlstarts in zwei Jahren? Traut man solchen Raketen Menschen an? Das fragen sich nun immer mehr. Bisher konnte Musk ja die Öffentlichkeit gut täuschen, indem er sein Renommee als Self-Made Milliardär nutzte. Doch das scheitert mehr und mehr auch bei Tesla. Tesla gilt ja noch mehr als Vorzeigebetrieb. Sie produzieren nicht nur Elektroautos mit großer Reichweite, sondern die sind auch schnell und schick. Doch explodierendem Umsatz macht die Firma, seit es sie gibt Verluste und inzwischen denken auch Aktienkäufer drüber nach, ob dann der laufend steigende Aktienkurs dann noch gerechtfertigt ist - und verkaufen die Aktie, anstatt neue zu kaufen und die Aktie macht den Rückwärtsgang. Vor zwei Jahren erreichte Sie die Spitze mit 250 Dollar und inzwischen ist sie auf 178 Dollar gesunken. Alleine dieses Jahr um 18,6% Ich glaube Musk ärgert sich auch, dass er den Börsengang von SpaceX verschoben hat. Hätte er den vor dem Juli letzten Jahres gemacht, er hätte viel Geld eingenommen. Nach zwei Fehlstarts dürfte der Firmenwert deutlich geringer sein. Wie man beim Kurs von Tesla sieht, spiegelt der Kurs ja nicht den Firmenwert wieder, sondern die Erwartungen der Anleger. Spacecom verlor am Tag der Explosion 8%, am ersten Handelstag in dieser Woche weitere 33%. So was wäre auch bei einem SpaceX an der Börse zu befürchten.

Aber es gibt auch in Europa Betroffene: die europäische Weltraumindustrie. Die hat mit dem Schreckgespenst "SpaceX" schließlich von der ESA die Mittel für die Ariane 6 losgeleiert. Wenn nun SpaceX sich gar nicht als so gefährlich entpuppt, Arianespace trotz SpaceX Gewinne erzielt und die ganze Wiederverwendung die Preise um 30% senkt (dagegen alleine die Zusammenlegung der Produktion der Ariane 6 auf 2-3 Hersteller die Ariane 6 um 40% verbilligt) dann könnte jemand auf die Idee kommen man könnte doch einfach die Ariane 5 behalten, die Produktion zentralisieren und so Milliarden sparen. Ariane 5 hat zumindest etwas, was SpaceX wohl nie erreichen wird: Sie ist zuverlässig. Der nächste Start wird (wenn er klappt) der 74-ste erfolgreiche hintereinander sein, 13 Jahre ohne Fehlstart und damit wird der Ariane 4 Rekord eingestellt und ab dann geht es weiter zu einem neuen Allzeit-Rekord.


 


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