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Web Log Teil 477: 11.10.2016 - 16.10.2016

11.10.2016: Killerspiele

ZDFInfo bringt derzeit einige Dokumentationen über Computer, darunter auch eine dreiteilige über Killerspiele. Ich bin kein Fan der Spiele. Aus zwei Gründen: Zum einen gefällt mit das Spielprinzip nicht. Ich finde es dröge nur herumzuballern, egal ob auf Mohrhühner, Aliens oder realistisch dargestellte Menschen. Zum Zweiten habe ich bei den Spielen keine gute Chance, weil ich seit Geburt sehbehindert bin. Ich bevorzuge daher rundenbasierte Spiele, bei denen man Zeit zum Nachdenken hat.

Die Sendung greift auch die Diskussion über diese Spiele auf, wobei eine schon in den Achtzigern Verantwortliche im Nachhinein dann wenigstens ein bisschen Eingeständnis zeigte, das man viel zu streng war. In Deutschland wird das Thema erstmals in den Achtzigern akut, als die Bundesstelle für jugendgefährdende Schriften sich auch Computerspielen annimmt. Es wurden einige Spiele vorgestellt die damals indiziert wurden inklusive eines von einem 16-jährigen für den C64 programmierten. Das war bis 2001 auf dem Index, also zu einem Zeitpunkt, als der C64 längst nicht mehr produziert wurde und man wohl auch kaum noch Spiele gehandelt hat. Der Autor wünschte sich, es wäre noch auf dem Index, so könnte er damit wenigstens vor seinen Enkeln angeben ...Die Begründungen von damals wirken skurril und weltfremd. So wurden die Spiele meist als „kriegsverherrlichend“ eingestuft und man vermisste, das man Konflikte „friedlich oder durch Diplomatie“ lösen kann.

Wer die Spiele kennt, die damals nur „Ballerspiele“ hießen, der wundert sich. Es geht in den Spielen eben nur ums Ballern. Egal ob dies nun Aliens (Space Invaders, Defender) oder Soldaten sind. Wie sollte man da eine Verhandlung einbauen? An der Problematik hat sich bis heute nichts geändert siehe unten. Vor allem waren die 8-Bit-Rechner nicht leistungsfähig genug um eine komplexe Spielstory und ansprechende Grafik in einem Spiel zu verbinden. Es gab Spiele mit anspruchsvoller Story, wie Textadventures, aber auch Elite, aber dann eben nur eine reduzierte (oder gar keine) Grafik. Die war (und ist) das wichtigste bei den Ballerspielen, die zudem auch nur mit Joystick bedienbar sein mussten.

Die Folgen ging dann weiter über die Neunziger, mit Doom als erstem Ego Shooter, bis hin zu heute, wo Sequenzen aus aktuellen Spielen gezeigt wurden. Mit Doom begann die Argumentation bei der Indizierung sich zu ändern. Nun ging es nicht um die Verherrlichung des Krieges, sondern um die Verherrlichung von Gewalt oder das realistische Darstellen von Menschen. Das war bei den 8-Bit-Spielen technisch kaum möglich.

Immerhin scheint die Bundesstelle lernfähig. Denn während Doom noch als jugendgefährdend einstuft wurde, galt das nicht für Counterstrike, das ein paar Jahre später erschien, obwohl es das gleiche Spieleprinzip hat und noch realistischer ist. Natürlich kam auch die politische Diskussion zur Sprache. So Beckstein, der den Ausdruck „Killerspiele“ prägte und Ausschnitte aus Sendungen in denen angebliche Experten sich über die negativen Einflüsse dieser Spiele äußerten. (Angeblich, weil einer FIFA 2015 zu den Killerspielen zählte …).

Was mir auffiel, war der enorme Sprung der Grafik. Die Sendungen bilden rund drei Jahrzehnte ab: Die erste Sendung mit Schwerpunkt auf den Achtzigern und vorher, also vor allem Spielen auf 8-Bit-Rechnern und den ersten Konsolen, die Zweite auf die Neunziger Jahre mit DOS-Spielen und den ersten Windows Spielen mit DirectX. Die Letzte dann auf die aktuellen Spiele und der Ausblick auf Virtual Reality. Da ist der Sprung in der Grafikqualität vor allem im letzten Jahrzehnt eklatant. Vorher wurde nur die Auflösung größer, mit Doom kam auch die Ego-Perspektive hinzu. Aber Menschen und Räume waren uniform, mit einfachen Texturen überzogen. GPUs, also die Zentraleinheiten der Grafikkarten scheinen anders als Prozessoren noch vom Moorschen Gesetz zu profitieren. Heute sind teilweise über 2000 Recheneinheiten auf einer High-end Karte und selbst bei den integrierten GPU gibt es inzwischen bei den Prozessoren die stärksten Zuwächse an Rechenleistung. Die Szenen wirkten bei Darstellung von Natur oder Technik schon realistisch, von Film oder Fernsehen nicht zu unterschieden. Nur Menschen sind noch nicht so weit realistisch. Sie sind zu scharf abgebildet, zu perfekt mit zu wenigen Makeln.

Bei der Realitätsnähe wirken auf mich Ausschnitte, bei denen man auf unbewaffnete Zivilisten schießt durchaus verstörend. Ich würde trotzdem nie auf die Idee kommen, dass man so Terroranschläge vorbereiten kann. Schon alleine weil man dazu dann keinen Joystick, sondern ein Gewehr braucht und zum Zweiten es immer noch Computergegner sind, die keine Anatomie haben, also tot sind, wenn man sie trifft, egal ob dies nun das Herz ist oder der Unterschenkel. Vor allem aber ist die Perspektive vor einem Monitor und das Handling eine andere. Wenn ich z.B. rechts ein Geräusch höre, drehe ich mich oder den Kopf, stattdessen muss ich beim Spiel einen Joystick bewegen.

Was immer noch gegeben ist, ist der Vorwurf, dass es keine „Verhandlungen“ gibt. Das ist auch die Kritik an den Spielen: Die meisten sind wirklich auf Gemetzel aus. In einem Beispiel wurde gezeigt, dass man eine Mission nur erfüllen kann, wenn man einen Gefangenen tötet, daneben eben Szenen, in denen man auf eine Menschenmenge auf einem Flughafen schießt. Klar ist, dass so etwas nachgefragt wird. Im Prinzip hat sich am Spielprinzip nichts geändert, es sind eben immer noch Ballerspiele. Es geht nur ums Ballern. Klar ist auch, dass Spieler offensichtlich lieber auf Menschen schießen, und seien es nur Zombies als auf Zielscheiben oder Aliens.

Es gibt Besserung. So gibt es einen Berater für Spieledesigner, der vom Militär kommt, wo man an realistischen Simulationen interessiert wird. Er soll Hilfe geben, die Spiele realistischer zu machen. So wurden Szenen gezeugt, wo man eben die Mission verliert, wenn man Verbrechen begeht, in einem Spiel fangen die eigenen Leute an auf einen zu schießen, wenn man wild auf Zivilisten ballert. Es wäre schön, wenn die Figuren schon realistisch sind, man auch am Verhalten also dem Gameplay, was ändert. Die, die nur Ballern wollen, können dann ja immer noch Zombies jagen.

Virtual Reality scheint das Genre umzukrempeln. Tests ergaben, dass Personen die mit einer VR-Brille und einem Spielegewehr ein Ballerspiel spielten, die Handlung nahe ging und sie anders als vor dem Monitor meinten, das wäre echt. Die Reaktion ist, das erste Spiele einen Gang in dem Realismus zurückschalten, die Leute also uniformer sind und nicht mehr so fein gerendert. Ein deutsches Studio, das präsentiert wurde, verzichtet ganz auf Menschen und man schießt dort auf Käfer.

Angeblich gibt es ja bei VR (zumindest derzeit) einen anderen Trend: man durchwandert Gegenden wie eine schottische Insel, oder taucht ins Meer ein. Sicher, das ist eine ideale Anwendung für VR, aber die Ego-Shooter sind es gerade wegen der Perspektive von einem Selbst auch. Zumindest wenn es nun mit eigenem Spielzeug Gewehr gespielt wird, möchte ich nicht ausschließen, dass man sich mit so etwas auf Attentate vorbereiten kann, was ja immer von Politikern behauptet wird.

Ich persönlich glaube aber, dass VR andere Dinge revolutionieren wird. Vor allem die Erotikindustrie wird Interesse an der Anwendung haben. Spezielle „Gamecontroller“ für Penis und Vagina scheinen ja schon in der Entwicklung zu sein, den Handschuh, der motorische Rückmeldung gibt, gibt es ja schon seit Langem. Abseits der Spiele könnte VR die Diagnose bei technischen Problemen revolutionieren, indem man gra nicht mehr vor Ort sein muss, sondern jemand mit einer VR-Brille einem das Problem zeigt. Eventuell kann er es ja sogar beseitigen, wenn man ihm über diesen Weg hilft. Auch Partnerbörsen werden VR einsetzen, denn so kann man manches Date einsparen, weil man einen kompletten Eindruck des Gegenübers bekommt, anders als nur beim Videochat. Dafür müsste man nur die Smartphones, die heute schon als VR-Brille genutzt werden, mit zwei identischen Kameras im Abstand der Augen ausstatten und deren Bild übertragen und bei der Gegenseite in ein Stereobild auswerten lassen.

Ich werd nichts davon haben, denn ich denke VR wirkt bei mir nicht. Eine Folge der Sehbehinderung ist, dass nicht dreidimensional sehen kann. Schon als es in den Achtzigern die Experimente mit den Rot-Grün-Brillen gab, sah ich nur ein rotes oder grünes Bild nie was Dreidimensionales. Ich denke das wird bei VR nicht anders sein.

Für die Spieleindustrie sehe ich aber VR als eine Goldgrube. Denn damit bekommt man viele Leute vor den Computer die nicht spielen wollen. Mann kann so auch Dinge machen, die abseits der Computerspiele sind, wie Sportarten wirklichkeitsnah simulieren (zumindest die bei denen man sich nicht viel bewegen muss wie Golf oder Kegeln), man kann virtuelle Besuche von Städten, Museen oder Landschaften, auch künstlichen oder aus der Vergangenheit (Mittelalter bis Mesozoikum) machen. Ich glaube VR wird die Spiele-, oder besser Virtuelle-Welten-Industrie so umkrempeln, wie das Internet erst den Computer in jedes Wohnzimmer brachte. Zuletzt noch ein Tip für ein Spiel, das völlig ohne VR auskommt, bei dem man nicht ballert und das trotzdem ein netter Pausenfüller ist: Acromage. Das war ein Spiel im Spiel in Might & Magic VII, basierend auf einem Kartenspiel und einen Versuch wert.

13.11.2016: Marskolonisation nach Pippi Langstumpf Konzept

Musks Marspläne bringen mich auf mein heutiges Thema: die Marskolonisation. Soweit ich weiß ist er der Einzige, der das ernsthaft will. Die meisten anderen versuchen erst mal, eine Marsexpeedition zu stemmen. Ich will auch nicht auf den Sinn einer Marskolonisation eingehen. Sonst wäre der Blog relativ schnell erledigt. Denn selbst bei 100.000 bis 200.000 Euro pro Ticket wird das nur für eine Minderheit erschwinglich sein, und man wird so die Probleme auf der Erde nicht lösen. Meiner Ansicht nach ist es besser anstatt 100.000 Euro dafür auszugeben, dass eine Person auf den Mars fliegt, 20 Frauen zu sterilisieren und diesen 5.000 Euro zu geben, dass sie keine weiteren Kinder mehr bekommen. Das ist für das Hauptproblem – es gibt zu viele Menschen auf der Erde – und das löst man nicht durch Auswandern, sondern durch Reduktion der Weltbevölkerung, dann reichen die Ressourcen auch für alle.

Perchlorate im Boden

Doch nehmen wir mal an, wir würden eine Marskolonisation betreiben. Welche Probleme und Herausforderungen gibt es. Ich will in diesem Blog mich auf ein Problem konzentrieren: die Landwirtschaft.

Eine Marskolonie muss natürlich auch ihre Nahrungsmittel selbst erzeugen. Da gibt es einiges zu tun. Fangen wir mit dem Boden an. Die Viking Lander und Phoenix zeigten, dass der Marsboden zahlreiche oxidierende Substanzen enthält. Beim Phoenix Landeort waren es 0,5 Gewichts-% Perchlorate im Boden. Das ist nicht wenig. Perchlorate sind oxidierende Substanzen. Sie reagieren mit organischen Substanzen und oxidieren diese und bilden dabei Chlorid. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie auch als Raketentreibstoff genutzt: 70% des Treibstoffs von Feststoffraketen bestehen aus Ammoniumperchlorat. Früher waren sie auch in WC-Reinigern anzutreffen. Perchlorate würde so schon die Samen schädigen, Wurzeln ebenfalls und natürlich könnte sich keine Bakterienfauna und Pilze entwickeln. Das bedeutet, man müsste im großen Maßstab den Boden erst entgiften, wahlweise, indem man ihn stark erhitzt. Ammoniumperchlorat zersetzt sich bei 200°, Kaliumperchlorat aber erst bei 525 °C. Das dabei freiwerdende Chlor kann man dann verwenden, um Chlorierte Kohlenwasserstoffe oder Salzsäure zu erzeugen. Das ist natürlich energieintensiv, vor allem wenn man bedenkt, um welche Flächen es hier geht. Noch fehlt eine Erforschung des Untergrundes, d.h., findet man Perchlorate nur in den obersten Zentimetern des Bodens oder auch in großer Tiefe? Beim Letzten müsste man sehr viel entgiften, weil Perchlorate wasserlöslich sind und so mit dem Wasser auch von tieferen Schichten nach oben gelangen.

Hat man so den Boden vorbereitet, dann kommt die zweite Herausforderung: Es ist „nativer“ Boden. Sprich es ist Gestein, zerkleinert durch Wind und thermische Spannungen. Boden, den wir nutzen, enthält zahlreiche organische Stoffe, den Humus, er ist auch deutlich Feiner und enthält Lehm und Ton, also durch Wasser und Säuren zerkleinertes Gestein. Vor allem enthält er zahlreiche Mikroorganismen. Man weiß, dass viele Pflanzen ohne Pilze im Boden nicht gut wachsen, viele sogar ganz von den Pilzen abhängig sind, so z.B. die meisten Laubgehölze. Marsboden entspricht nach der Reinigung vielleicht dem von frischer Lava, selbst Sand aus der Sahara enthält immerhin einige Mikroorganismen, die besonders resistent sind wie z.B. Pilzsporen. Trotzdem kommen nur wenige auf die Idee, auf Sand Pflanzen anzubauen.

In jedem Falle fehlt eines: Stickstoffverbindungen, also Nitrate. Die Atmosphäre enthält auch zu wenig Stickstoff, dass Stickstoff fixierende Bakterien diesen den Pflanzen zur Verfügung stehen können. Es müssen also Düngemittel synthetisiert werden.

Wahrscheinlich wird man so vorgehen, dass man zuerst auf einer Fläche anspruchslose Pflanzen anbaut, deren Biomasse kompostiert (das kann auch ohne Boden durch Algen geschehen, die man in Bottichen aufzieht – dann hat man das Problem der Entgiftung der Boden nicht) und diesen Kompost unter den Boden mischt. Die Oxidation des Kompostes kann dann die Peroxide abbauen und nach und nach erhält man einen größeren Teil an organischen Substanzen im Boden. Die Pflanzenwurzeln der ersten Pflanzen zersetzen mit ausgeschiedenen Säuren dann auch die Körner etwas. Nach einigen Durchgängen hätte man dann eine Erde, die auch anspruchsvollere Pflanzen aufnehmen kann.

Die Atmosphäre

Der Boden alleine reicht nicht. Pflanzen brauchen auch eine Atmosphäre, um zu wachsen. Die heutige Marsatmosphäre hat eine Dichte, die maximal dem in 30 km Höhe auf der Erde entspricht. Pflanzen brauchen zwei Gase: Kohlendioxid für die Photosynthese und Sauerstoff für die Atmung. Für Stickstoff fixierende Bakterien wäre auch Stickstoff wichtig. Wie viel, das müsste man bestimmen. Bei uns wachsen Pflanzen nur bis zu einer bestimmten Höhe über dem Meeresspiegel, doch das ist bedingt durch die in der Höhe sinkenden Temperaturen bedingt. Macht man einen Blick in die Erdgeschichte, so begannen die Pflanzen im Silur an Land zu gehen, als die Atmosphäre schon einen Sauerstoffgehalt von 10% hatte. Der Kohlendioxidgehalt von 5-8% war damals ebenfalls höher, aber da wird man sicher den heutigen Gehalt ansetzen können. 10% Sauerstoffgehalt bei einem Bar Druck das ist auch das, was man erreichen muss, damit Arbeiter dort ohne Raumanzug arbeiten können. Die ganze Fläche wird überglast sein müssen, das wird auch aus anderen Gründen notwendig sein. Das Grundproblem ist es, erst einmal für eine große Fläche so viel Sauerstoff zu erzeugen. Wenn das Glasdach bei 2,5 m Höhe ist, braucht man für 100 m² Fläche und einem Sauerstoffpartialdruck von 10 kpa rund 36 kg Sauerstoff, denn man aus der Marsatmosphäre oder Wasser gewinnen muss. Die Marsatmosphäre hat einen Kohlendioxidgehalt der rund 0,6 kPa entspricht, das wäre bei dieser Atmosphäre ein Kohlendioxidgehalt von 6% oder 3% wenn die Atmosphäre so dicht, wie unsere ist. Das wäre schon oberhalb der Konzentration, die heute bei einem Arbeitsplatz zulässig ist (0,5%). Diese Konzentration würde man anstreben auch um das Pflanzenwachstum anzukurbeln. Man braucht aber neben dem Sauerstoff noch Stickstoff, sonst wäre die Brandgefahr zu hoch. Bei Skylab enthielt die Atmosphäre 28 % Stickstoff, bei reduziertem Druck (280 Hpa). Man müsste daher die Marsatmosphäre trennen, da Stickstoff nur ein Spurengas in der Atmosphäre ist. Das ist ein ziemlich Aufwand. Den Sauerstoff erhält man, wenn man aus Wasser und Kohlendioxid in Sabbatierprozess Graphit erzeugt, denn man wiederum für die Eisenverhütung braucht.

Schutz vor Strahlung

Die Marsatmosphäre enthält keinen Sauerstoff und ist zu wenig dicht um eine Ozonschicht zu bilden. Schon alleine deswegen muss die ganze Fläche verglast werden wie bei einem Treibhaus, nur hermetisch abgeschottet. Damit man bei Beschädigungen nicht um das Leben der Arbeiter fürchten muss, wird man wohl kleinere Parzellen jeweils hermetisch abschotten und mit Türen versehen, die man schnell luftdicht verschließen kann.

Normales Glas lässt keine UV-Strahlung passieren. Damit kann man die Ozonschicht ersetzen, allerdings werden die Arbeiter auch nicht braun beim Arbeiten. Sicherheitsglas, das wünschenswert wäre, um Mikrometeoriten abzufangen, blockiert durch die Kunststofffolie leider auch einen Teil des blauen Lichts und eignet sich auch auf der Erde nicht für Gewächshäuser.

Leider hat der Mars auch kein Magnetfeld und um die gesamten Partikel abzuschirmen, braucht man dann doch eine deutlich höhere Glasschicht. Wenn Glas genauso gut wie Aluminium Strahlung absorbiert, so braucht man etwa 1 cm dickes Glas um einen Wert zu erreichen, der langfristig erträglich ist. Bei Sonnenstürmen müsste man trotzdem die Arbeit einstellen und einen Schutzraum aufsuchen.

Die Temperaturen

Das Hauptproblem ist, das der Mars viel weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde. Die Erde hat eine nahezu kreisförmige Umlaufbahn zwischen 147,6 und 151,5 Millionen km Entfernung. Der Mars eine stärker elliptischere mit Extremwerten von 206 und 249 Millionen km Entfernung. Die Umrechnung der Strahlungsleistung ist durch die Neigung der Erdachsen daher nicht einfach, aber es gibt einen Vergleich:

Die Strahlung, die am Marsäquator ankommt, entspricht je nach Distanz der die bei der Tag- und Nachtgleiche auf der erde beim 59 Breitengrad (höchste Annäherung) bis 69 Breitengrad (größte Sonnenferne) ankommt. Schaut man sich auf einer Weltkarte um, so liegen zwischen dem 60 bis 70 Breitengrad Alaska, Island, die nördlichen Teile von Norwegen und Schweden und Finnland. Die letzten drei Länder sind allerdings aufgrund des Lorenzstroms und des warmen Wassers, das er bringt nicht repräsentativ. In Alaska und Island kann man nur Weidewirtschaft durchführen. Nahrungspflanzen wachsen dort nicht.

Dabei gilt dieser Vergleich nur, wenn die Erdachse senkrecht zur Bahn steht, wie beim Marsäquator (woanders wird man nicht siedeln wollen) das ist bei uns rund um den 21.3 und 23.9 der Fall und zu dieser Zeit findet auch bei uns in südlicheren Breiten kein weiteres Wachstum mehr statt. Das geht einher mit der Beobachtung das beim Marsäquator je nach Jahreszeit die Höchsttemperaturen bei 0 bis 20° Celsius liegen. Das entspricht auch den Höchsttemperaturen in diesen Ländern. 0 Grad bei rund 70“ Breite, 20 Grad bei 60 Gad Breite.

Auf Island betreibt man heute das Züchten von Obst mit Heizung (geothermishce Energie) unter Glas. Doch beim Mars gibt es keine Geothermie. Die Wärme wird man künstlich über einen Reaktor erzeugen können. Trotzdem wird der Mars nie eine zweite Erde sein, denn der Anbau geschieht auch in diesen Ländern im Sommer, wenn man mehr Licht hat, weil die Erdachse zur Sonne zeigt, die Sonne also deutlich höher steht und die Tage länger sind. Das heißt, die Bedingungen sind dann deutlich besser. Bei uns erreicht man im Sommer z.B. 50% mehr Sonneneinstrahlung als beim Marsäquator am Sommer. Durch die elliptischere Bahn sind beim Mars die Temperaturunterschiede zwischen Sommer und Winter extremer, bei uns entstehen die Temperaturunterschiede zwischen Sommer und Winter nur durch die Neigung der Erdachse, doch beim Mars schwankt auch die Sonneneinstrahlung um 50% aufgrund der Umlaufbahn.

Dazu kommt, dass ein Marsjahr länger ist. Man wird nur den Sommer nützen können, dieser ist immerhin mit 178 Sols (ein Sol = 24 Stunden 37 Minuten) deutlich länger als unser Sommer. Das gleicht in gewisser Weise die geringere Strahlung aus. Doch dann folgen 512 Sols in denen keine Landwirtschaft möglich ist. Das bedeutet, man wird sehr viel Vorratswirtschaft betreiben müssen und große Flächen brauchen.

Klappt es?

Wenn die Leute nicht nur von relativ genügsamen Pflanzen wie Kartoffeln, Hafer und Roggen leben wollen, so steigen die Ansprüche noch. Verschiedene Angaben über den Flächenbedarf pro Person für die Versorgung von Nahrungsmitteln schwanken je Land zwischen 800 und 4000 m², am oben Ende liegen die USA. Europa liegt mit 2000 bis 2700 m² je nach Land in der Mitte. So effizient wird es aber auf dem Mars auch bei Heizung nicht sein. Dafür gibt es zu wenig Sonne und ein Jahr dauert doppelt so lange. Man wird sicherlich eine landwirtschaftliche Fläche von rund 8000 m² brauchen, um eine Person zu versorgen. Diese Fläche könnte man bei alleiniger vegetarischer Ernährung auf ein Drittel verkleinern (nur 15% der Weltproduktion an verzehrbraren Pflanzen sind Nahrungsmittel, 58% sind Futtermittel).

Trotzdem ist Landwirtschaft, wenn überhaupt nur am Äquator möglich. Wie schon geschrieben: Im Sommer bekommt der Mars am Äquator so viel Sonne wie bei 59 Grad nördlicher Breite zur Tag- und Nachtgleiche bei uns und das ist am 21.3 und 23.9 der Fall. Beim ersten Termin kann man auf der Erde noch nichts ernten, weil vorher der Winter war, beim zweiten Termin kann man ernten, aber nur weil es vorher den Sommer über erheblich wärmer wahr und mehr Licht gab. Nachwachsen tut Ende September nichts mehr. Unklar ist, ob unsere Pflanzen überhaupt an die Marsbedingungen anpassbar sind, mit weniger Sonnenschein, viel längeren Jahreszeiten. Die nötigen Temperaturen könnte man noch durch Beheizung erreichen z.B., indem man neben jedes Feld ein gleich großes Stück mit doppelwandiger schwarzer Folie verkleidet und durch dieses Wasser zirkulieren lässt, das so erwärmt wird. Dies kann dann am bebauten Grundstück seine Wärme wieder abgeben.

Algen anstatt Brot

Wahrscheinlich ist alleine wegen des hohen Aufwands – man müsste enorme Flächen mit Glas bedecken die Marskolonie keine Landwirtschaft in unserem Sinn betrieben, sondern Algen züchten. Die kann man in relativ kleinen geschlossenen Systemen züchten. Nährsalze zugeben. Man braucht weniger Fläche, Algen wachsen auch in kaltem Wasser und hohen Breiten und sie wachsen schnell. Nur ist das sicher nicht die Marskolonie die Musk vorschwebt. Für 200.000 Euro will man sicher mehr Komfort: Nach Shotwells Aussage muss der Lebensstandard dort sehr hoch sein:

A version of that system would also eventually be used at Mars, she added. “If you send a million people to Mars, you better provide some way for them to communicate,” she said. “I don’t think the people who go to Mars are going to be satisfied with some terrible, old-fashioned radios. They’ll want their iPhones or Androids on Mars.”

Dies zur Frage nach der Satellitenkonstellation von SpassX (eine anderes Vaporprojekt). Wenn man solche Ansprüche an Komfort hat, wird man sicher nicht jeden Tag Algensalat oder Algenpulver essen wollen... Doch die richtig Reichen werden sicher auch nicht alleine reisen, sondern noch etliche Angestellte für die Auswanderung auf den Mars bezahlen, die wollen sicher nicht auf dem Mars arbeiten und Beete jäten ….

14.10.2017: Literaturnobelpreis an Bob Dylan und die sächsische Polizei

Gestern wurde der Literaturnobelpreis an Bob Dylan vergeben. Ich finde das gut. Zum einen wird damit Lyrik in Form von Songtexten als Literatur anerkannt. Zum anderen ist es endlich ein Preisträger, der auch allgemein bekannt ist.

Zum Ersten: Dass ein Preisträger nicht allgemein bekannt ist, das ist ja fast der Normalfall. Natürlich sollte das Nobelpreiskomitee die ganze Welt würdigen. Doch meistens kennt man bei uns nur Literaturpreisträger aus einem ähnlichen Kulturbereich, also Europa und Nordamerika. Zudem muss ein Preisträger nicht unbedingt kommerziell erfolgreich sein, eher umgekehrt: wer einfache Romane schreibt ohne großen Tiefgang ist erfolgreich und wird sogar verfilmt. Dass ein Preisträger unbekannt ist, ist auch der Normalfall bei den anderen Nobelpreisen. Die Wissenschaft ist so spezialisiert, das wahrscheinlich nicht mal ein hochkarätiger Wissenschaftler, der sich mit anorganischer Chemie beschäftigt einen Preisträger auf dem Gebiet der organischen Chemie (vor der Preisverleihung) kennt. Anders als bei den Wissenschaften wird Literatur aber von einer breiten Bevölkerung konsumiert.

Bei Songtexten ist es so, dass Songs natürlich auch kommerziell sind. Bob Dylan ist ja auch kein Unbekannter. Ob man nun nur die Texte selbst beurteilt hat, oder auch die Wirkung auf andere Künstler oder eben auch den kommerziellen Erfolg, wird sich erst zeigen, wenn mal ein Nobelpreis an einen weitestgehend unbekannten Künstler geht.

Natürlich gab es auch gleich Kritik: wenn schon die Texte beurteilt werden, da gäbe es dann doch andere Kandidaten. Ein Hörer hat im Radio z.B. Leonhard Cohen als besseren Kandidaten genannt. Ich finde es wichtiger, das erst mal eine Bresche geschlagen wurde.

Wie wichtig sind Songtexte?

Tatsache ist aber auch: Liedtexte spielen gegenüber der Musik meist die zweite Rolle, oftmals werden sie gar nicht beachtet. Frank Zappa hat sich amüsiert über Leute, die zu "Bobby Braun" in der Disco tanzten und meinte die haben das Lied offensichtlich nicht verstanden und etliche Amis meinen wohl (obwohl sie den Text ja nativ verstehn müssten) „Born in the USA“ wäre ein patriotischer Song und grölen den Refrain bei Springsteen-Konzerten mit.

Ich persönlich finde Lieder mit guten Texten besser als ohne. Ich höre z.B. sehr gerne Annett Louisan, die sich in ihren Liedern oft mit Alltagsdingen beschäftigt. So den Problemen die entstehen, wenn jemand einen Computer bekommt, der vorher keinen hatte („Mutti geht ins Netz“), von zerplatzten Lebensträumen („Die sein“), dem Folgen von verblödeten Vorschriften „Der Depp“ oder Leuten die sich überall einmischen, ohne eine Ahnung zu haben „Ich bin dagegen“.

Die sächsische Polizei

Nun zu etwas anderem: So langsam verstehe ich warum gerade im Osten die Pegida-Bewegung so aktiv ist. Was die sächsische Polizei da in der letzten Woche geleistet hat, ist unterirdisch. Also da schirmt eine Polizeieinheit den Wohnort des Tatverdächtigen ein, der entkommt jedoch. Dafür treten sie alle 38 Türen im Haus ein (man gönnt sich ja sonst nichts). Der Syrer wird dann von drei anderen Landsleuten gefasst und der unfähigen Polizei festverschnürt zum Abholen bereitgestellt. Die Polizei konnte ihn trotz Fahndung nicht finden. Und in der Gefangenschaft bringt er sich dann um, weil er keine Kleidung erhielt, die das Strangulieren verhindert. Dabei gab es Warnhinweise, so versuchte er die Lampe und Steckdose zu manipulieren, um an Stromkabel zu gelangen. Der Pressesprecher meint dann auch blauäugig das man bei einem Selbstmordattentäter nicht von Suizid ausgehen kann.

Ja die sächsische Polizei beeindruckt durch ihre Inkompetenz. Sie beeindruckt noch in anderer Hinsicht. Die Pegdia-Bewegung wird bei einer Demonstration, die sich gegen demokratische Institutionen, Kanzler und Bundespräsident wendet, noch mit einem „Dann wünschen wir ihnen noch einen guten Tag“ begrüßt. Beleidigungen von Festgästen werden nicht geahndet (dabei gibt es ja für das Beleidigen von Staatsoberhäuptern wie wir heute wissen verschärfte Strafen) und, wenn Nazimob auf Asylanten losgeht, dann sind das „eventbetonte Jugendliche“. Kein Wunder, das der Rassismus gerade in Ostdeutschland solche Blüten treibt, wenn die Polizei einerseits Nazis schützt, andererseits nicht mal einen Terrorismus-Verdächtigen, den sie überwacht schnappen kann.

Totalüberwachung ohne Ergebnis

Nebenbei: Das verhinderte Attentat zeigt auch das die ganze Totalüberwachung, die dem Innenminister ja noch zu wenig ist, keinen Terroristen findet, denn auch diesmal kam der Tipp von einem „befreundeten Geheimdienst“.

15.10.2017: Der Anfang vom Ende von Stratolaunch

Neue Träger zu entwickeln ist ja „in“. Neben SpaceX mit inzwischen drei Raketen in sechs Versionen gibt es ja noch LauncherOne, Firefly Systems, Electron und dann noch einige staatliche Neuentwicklungen wie die Super-Strypi, Ariane 6, Langer Marsch 5-7, SLS und Angara.

Schon länger dabei ist Stratolaunch. Schon als das Unternehmen 2011 auftrat, habe ich mich gefragt, wie man mit ihm Profit machen will. Sicher, wenn eine Rakete von einem Flugzeug abgeworfen wird, spart man sich eine Startplattform am Boden. Zudem startet man mit einer Anfangsgeschwindigkeit und die Verluste durch die Atmosphäre sind kleiner, doch zusammen macht das vielleicht 400 m/s von 9400 m/s aus, die man insgesamt aufbringen muss, also nicht so viel, als dass man alleine wegen der Nutzlaststeigerung von einem Flugzeug aus starten muss. Die 400 m/s entsprechen bei den meisten Trägern dem Nutzlastunterschied zwischen einer polaren Bahn und einer Bahn mit 30 Grad Breite bei gleicher Höhe. Auch die Einsparung einer Startplattform ist nur relevant, wenn diese viel kostet. Für Feststoffraketen genügt aber eigentlich ein Betonpodest und ein kleiner Mast für die Strom- und Datenleitungen. Mehr setzt man z.B. bei der Taurus (nun Minotaur C) nicht ein. Und ob man so viel einspart bei einer mit flüssigen Treibstoffen angetriebenen Rakete? Ich frage mich, wie man eine vollbefüllte Rakete am Flugzeug anbringt oder, wenn man sie erst am Flugzeug betankt, wie es dann mit der Sicherheit aussieht. Man stelle sich mal vor eine Falcon 9 explodiert wie am 1.9, angebracht an einem Stratolaunch-Flugzeug mit Besatzung ...

Bisher gab es nur den Start der Pegasus von einem Flugzeug aus. Die Pegasus ist klein und leicht, zudem setzt sie nur feste Treibstoffe ein. Das war relativ risikoarm (kein Schwappen, geringe Explosionsgefahr) und zudem ist die Rakete klein genug, um auch von einem mittelgroßen Flugzeug aus abgeworfen zu werden. Aber für die Pegasus muss man auch kein Flugzeug konstruieren. Längst ausgemusterte L-1011 Tristar reichen aus. Die Tristar wurde 1984 zum letzten Mal produziert, die von Orbital ist, die letzte noch aktiv registrierte.

Die wechselhafte Geschichte von Stratolaunch

Stratolaunch wollte ursprünglich etwa 6 t in LEO und 2 t in GTO bringen. Seitdem hat sich an der Konzeption einiges geändert. SpaceX sollte ursprünglich die Trägerrakete stellen, eine Falcon 9 der ersten Version mit nur 5 Triebwerken und dadurch verkürztem Rumpf. Die Rakete mit etwa 200 t Startmasse hätte auch die angegebene Nutzlast gehabt. SpaceX sprang dann ab, weil man nicht zwei Fertigungsstraßen aufrechterhalten wollte. Inzwischen ist die Falcon 9 mehr als doppelt so schwer wie dieses Exemplar. Vielleicht glaubte man aber auch nicht an den Erfolg. 2012 wandte sich Stratolaunch an Orbital. Die sollen nun eine Rakete mit einer festen Erststufe und einer Oberstufe mit RL-10 starten. Wann die kommt, ist offen. Weder von Orbital noch Stratolaunch gibt es irgendwelche Details zur Rakete.

Nun der Schwenk: Man will auch Pegasus mit dem Flugzeug starten. Macht es Sinn? Auf den ersten Blick nicht. Das Trägerflugzeug ist überdimensioniert und ein neues Flugzeug wird sicher nicht billiger als die abgeschriebene Tristar sein. Vielleicht will Orbital einfach die letzte Tristar verschrotten. Es gibt ja nur noch einen gebuchten Pegasus Start, da die Rakete inzwischen sehr teuer ist. So bezahlt Orbital nur für den Flug und auf den Fixkosten für das Flugzeug bleibt Stratolaunch sitzen. Für Orbital ein Gewinn, vielleicht wird so auch die Pegasus weder billiger. Für Stratolaunch zählt die bessere Auslastung ihres Trägers. Den noch teurer als der Start einer Pegasus mit kleinen Einnahmen ist das Flugzeug, wenn es gar nichts startet. Also ein Win-Win Geschäft.

Der Business-Case

Was sich aber nicht geändert hat ist, dass die Rakete mit 6 t LEO-Nutzlast zu klein für die häufigen GTO-Transporte ist. Schwere erdnahe Satelliten sind so startbar. z.B. startet bald Worldview 4, der wäre in dieser Klasse. Doch solche Nutzlasten gibt es maximal zweimal pro Jahr, eher weniger, denn auch bei den Erdbeobachtungssatelliten geht inzwischen der Trend zu kleinen Satelliten die dann einige Zehn bis über einige hundert Kilogramm wiegen. Der letzte Vega-Start beförderte fünf dieser Satelliten in den Orbit. Damit kommt man zwar nicht auf die 0,25 m Auflösung von Worldview 4. Doch schon ein kleines Teleskop von 8 Zoll Größe (da wiegt der Tubus etwa 5 kg) erreicht etwa 1 m Auflösung aus einer niedrigen Umlaufbahn. Das ist für viele Zwecke ausreichend und so ein Instrument passt in einen kleinen Satelliten. Bei Teleskopen gilt: Doppelte Auflösung sechs- bis achtfaches Gewicht. Für die 0,25 m von Worldview (noch dazu aus einer höheren Umlaufbahn) braucht man dann ein fünfmal größeres Teleskop das einige Hundert Kilogramm wiegt.

Stratolaunch ist in Verhandlungen mit vielen LSP. Man kann spekulieren, doch die naheliegendste Lösung ist es, dass die Firma keine eigene Rakete entwickelt, sondern als „Startanlage“ auftritt: Das Flugzeug könnte im Prinzip die oben genannten kleinen Raketen (Electron, Firefly, LauncherOne) für Nutzlasten von 100 bis 500 kg starten. Jeder Hersteller der Rakete spart sich die Startanlage. Stratolaunch ermöglicht zudem jede Inklination und steigert die Nutzlast um etwa 10%. Auch Orbital könnte ihre kleinen Raketen (Minotaur I,I V, 5 und 6 mit dem Flugzeug starten). Ich bin aber skeptisch, ob jemals die selbst entwickelte Rakete kommt. Wenn dann würde ich eher eine Version der Antares mit halb so großer erster Stufe und nur einem Triebwerk einsetzen, anstatt eine neue zu entwickeln.

Resümee

Die Frage ist aber, ob sich die Entwicklung eines eigenen Trägerflugzeugs nur für diese Aufgabe lohnt. Es ist ja zudem für die transportierten Raketen zu groß. Für die hätte sicher auch ein ausgemustertes vierstrahliges Flugzeug wie eine Boeing 747 oder Airbus 340 gereicht, eventuell auch ein zweistrahliges Flugzeug mit höherer Nutzlastkapazität als die Tristar. Damit spart man sich zum einen die Entwicklungskosten für das Trägerflugzeug. Zum anderen auch dessen Herstellungskosten, denn man kauft ja nur ein schon finanziell abgesetztes Flugzeug. Auch wenn es nicht neu ist, so muss doch nur wenige Flüge durchführen. Sicher in der gesamten Lebensdauer weniger als sonst in einem Monat. Finanziell lohnt sich das Unternehmen meiner Meinung nach daher nicht.

16.10.2016: Raketen für Stratolaunch

In meiner allseits beliebten Rubrik „Wir wissen es besser“ will ich mal heute ausloten, was man mit dem Trägerflugzeug von Stratolaunch starten könnte.

Dabei habe ich mich auf die Möglichkeiten von Orbital beschränkt, denn die Firma ist ja Vertragspartner von Stratolaunch.

Die erste Frage ist: Wie schwer kann die Rakete sein?

Von offizieller Seite gibt es dazu keine Angaben, doch es kann eine fundierte Schätzung abgegeben werden. Der erste Kontrakt erfolgte mit SpaceX die eine angepasste Version der Falcon 9 bauen wollten, mit nur fünf Triebwerken in der ersten Stufe. Die Merlin 1C hatten damals 342 kN Bodenschub. Im Vakuum steigt er auf 420 kN. Eine Falcon V mit nur 5 Merlin 1C hatte bei SpaceX eine Startmasse von 154,5 t und eine Nutzlast von 4,1 t. Später wurde das Projekt eingestellt.

Die Rakete für Stratolaunch muss etwas größer sein, denn die Nutzlast ist um rund 50% höher als bei Falcon V. 25% wäre aber zu erwarten, wenn die Falcon V in der Höhe gestartet wird (angekommene 400 m/s Einsparung in der Geschwindigkeit). Da die Merlin !C im Vakuum 420 kN Schub haben und die Rakete in 11 km Höhe schon bei stark reduziertem Umgebungsdruck startet, kann die Rakete auch schwerer sein 20% mehr Masse, also rund 190 t Startmasse wären so möglich. Dies passt dann auch zur damals publizierten Nutzlast von 6 t in den LEO.

Der erste Ansatz ist es, zuerst mal die schon bekannten Träger von Orbital einzusetzen. Im Folgenden bin ich von konservativen 400 m/s einsparten Geschwindigkeit ausgegangen (250 m/s Startgeschwindigkeit und 150 m/s eingesparte Verluste beim Luftwiderstand und der Steuerung). In der Realität ist durch den höheren spezifischen Impuls der Erststufentriebwerke in der Höhe noch etwas mehr drin, die Pegasus hat fast 600 m/s weniger Geschwindigkeitsbedarf als ähnliche Raketen.

 

Träger

Nutzlast 7800 m/s

Nutzlast 7400 m/s

Arpa Taurus*

1218,8 kg

1487,6 kg

Minotaur 6

3116,8 kg

3736,0 kg

Minotaur I

579,4 kg

724,2 kg

Minotaur IV

1733,4 kg

2091,6 kg

Minotaur V

1983,2 kg

2396,9 kg

Minotaur V Star 37FM

1845,4 kg

2213,1 kg

Pegasus*

374,5 kg

479,1 kg

Pegasus HAPS*

360,6 kg

582,8 kg

Pegasus XL

459,5 kg

557,4 kg

Pegasus XL HAPS

440,5 kg

458,4 kg

Taurus 2210*

1398,7 kg

1684,3 kg

Taurus 3110

1398,8 kg

1671,9 kg

Taurus 3113

1665,6 kg

1977,1 kg

Taurus 3210

1273,8 kg

1542,8 kg

*: Rakete wird nicht mehr eingesetzt.

Je weniger Stufen eine Rakete hat desto größer ist der Gewinn. 20% sind im Mittel drin. Das entspricht ungefähr dem Unterschied zwischen einem SSO und einem LEO mit niedrigem Breitengrad.

Alle Träger sind Feststoffraketen und damit unproblematisch im Handling. Die Minotaur 6 ist mit 133,6 t Startmasse die schwerste Rakete, aber immer noch leicht genug.

Die Antares

Die Antares als nächstgrößere Rakete von Orbital ist dagegen zu schwer. Sie wiegt 290 t beim Start. Um die maximal 190 t Startmasse für das Trägerflugzeug zu erhalten, gibt es zwei Möglichkeiten: In der ersten Stufe Treibstoff wegladen oder eines der beiden Triebwerke ausbauen und die Tanks verkürzen. Ich habe beide mal durchgerechnet und komme auf 4.700 bzw. 5.900 kg Nutzlast. Die Offloading Variante ist ungünstiger, weil die Leermasse konstant beliebt. 9.500 kg mehr Leermasse ind er ersten Stufe schlagen sich aber in rund 2.000 kg weniger Nutzlast nieder. Zudem erhält man eine sehr kurze Brennzeit für die erste Stufe, was eine Freiflugphase nötig macht. Da man auch zwei Triebwerke pro Flug verliert, ist diese Option auch finanziell ungünstig.

Da man RL-10 Triebwerke einsetzen will (Stratolaunch hat 12 Stück bestellt) bietet es sich an, dann noch eine verkürzte Antares mit einer DEC-Centaur als Oberstufe zu modellieren. Die Centaur ist die einzige Stufe die zwei RL-10 Triebwerke einsetzen kann, bei der Delta DCSS geht das wegen der großen Düse des RL-10B nicht. Zwei Triebwerke sind aber von Stratolaunch eingeplant. Eine solche Version würde über 11 t in den LEO und 4,8 t in den GTO transportieren. Das wäre eine Rakete, die dann auch im GTO-Geschäft mitspielen könnte, zumal Stratolaunch diese vom Äquator aus starten könnte, damit würde der Inklinationsnachteil der anderen US-Anbieter wegfallen. Da bringt zudem weitere 200 kg Nutzlast.

Diese Option wäre in der Tat attraktiv. Für mich unverständlich ist, warum Orbital nicht bei der normalen Antares diese Option in Betracht gezogen hat, denn die käme so sogar auf 13,2 t LEO-Nutzlast und dann über 5 t in den GTO, womit die Firma auch in dem Markt für geostationäre Starts gut aufgestellt wäre. Eine Abneigung gegen fremde Komponenten kann es ja nicht sein, denn die RD-181 kommen ja auch von Energomasch.

Daten

Hier noch die Daten der modifizierten Raketen. Die Datenblätter der anderen findet ihr auf der Webseite.

Rakete: Antares 230 Offloading

Startmasse
[kg]

Nutzlast
[kg]

Verkleidung
[kg]

Geschwindigkeit
[m/s]

Verluste
[m/s]

Nutzlastanteil

191410

3423

972

7800

1400

1,79 %

Stufe

Anzahl

Name

Vollmasse
[kg]

Leermasse
[kg]

Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]

1

1

160715

18715

3315

2

1

26300

2180

2823

Rakete: Antares 230 verkürzt

Startmasse
[kg]

Nutzlast
[kg]

Verkleidung
[kg]

Geschwindigkeit
[m/s]

Verluste
[m/s]

Nutzlastanteil

192741

4754

972

7800

1529

2,47 %

Stufe

Anzahl

Name

Vollmasse
[kg]

Leermasse
[kg]

Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]

1

1

160715

9400

3315

2

1

26300

2180

2823

 


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