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Web Log Teil 484: 5.12.2016 -10.12.2016

5.12.2016: Noch ein europäischer Rekord

Gerade erst hat Ariane 5 einen neuen Rekord aufgestellt über 75 erfolgreiche Flüge in Folge. Nun auch die Vega. Sie hat heute GÖKTÜRK-1 in die Umlaufbahn gebracht. Zwar stellt dieser achte Start der Vega keinen neuen Rekord an erfolgreichen Flügen in Serie ein, doch dafür einen anderen: Die Vega hat acht Starts seit dem Jungfernflug in Folge absolviert ohne Fehlstart. Damit ist sie bei den europäischen Raketen einzigartig. Ariane 1 und 5 hatten schon Fehlstarts bei den ersten zwei Flügen. Analog sieht es bei der Europa und Black Arrow aus. Lediglich die Diamant konnte bisher wie die Vega mit sieben fehlerfreien Starts bis zum ersten Fehlschlag aufwarten. Selbst wenn man die Liste auf Submodelle erweitert, so hat die Vega die Ariane 4 überholt, die einen Fehlstart beim achten Einsatz hatte.

Acht fehlerfreie Starts sind was Besonderes, auch international, wie folgende Liste zeigt:

Nr.

Trägerfamilie

Starts

Erfolgreiche Starts in Folge

Fehlstarts in Folge

Erfolge

Erfolgreich [%]

Einsatzzeitraum

1

Space Shuttle

8

8

0

8

100,00

1981 – 1983

2

Rockot

8

8

0

8

100,00

1994 – 2005

3

Vega

8

8

0

8

100,00

2012 – 2016

4

Saturn

8

8

0

8

100,00

1964 – 1966

5

Atlas III/V

8

8

0

8

100,00

2000 – 2004

6

Minotaur

8

8

0

8

100,00

2000 – 2009

7

Diamant

8

7

0

7

87,50

1965 – 1971

8

Tsiklon

8

6

0

7

87,50

1965 – 1967

Die Liste geht immerhin bis Position 51. Antares und Falcon als andere aktuelle Träger stehen nebeneinander auf Platz 17 und 16.

Neue Auflage des Vega Buches

Ich bin auch drauf gekommen, weil ich gerade angefangen habe, mein Büchlein über die Vega zu erweitern. Die erste Auflage erschien 2012 und inzwischen ist die Weiterentwicklung beschlossen. Dies und die Zusammenfassung der bisher erfolgten Starts werde ich ergänzen. Das Buch wird so um rund 20 Seiten dicker, aber – das ist die gute Nachricht – genauso billig wie bisher.

Nebenbei arbeite ich an meinem Buch über Raketenberechnung. Auch dies ergab sich durch die Vega. Deutschland hat ja zwei Studien in Auftrag gegeben, ob man das ukrainische Triebwerk in der dritten Stufe nicht durch ein Deutsches Triebwerk ersetzen könnte. Trotz Optimierung ergaben aber beiden Studien keine höhere Nutzlast (bei der Ersten lag sie sogar noch niedriger) und die ESA konnte sich nicht dazu durchringen. Meiner Ansicht nach ist es auch nicht nötig. Die USA sind ja auch von RD-181 und RD-191 abhängig – und das sind Haupttriebwerke. Bei den wenigen Starts der Vega könnte man auch einfach mal eine größere Zahl von Triebwerken auf Vorrat kaufen und einlagern. Wenn die Vega wie Ariane 5 25 Jahre im Dienst ist und drei Starts pro Jahr absolviert, würden 70 Triebwerke reichen, die problemlos in einer kleinen Lagerhalle unterzubringen sind.

Mich hat aber interessiert, ob nicht auch der kleine Schub eines 400-N-Triebwerks ausreicht, wie es in den Satelliten eingesetzt wird. Ich habe in einem ersten Satz meine Simulation für Ionentriebwerke zweckentfremdet und kam drauf, das man wahrscheinlich zwei Zündungen braucht mit einer erhält man wegen der langen Brenndauer elliptische Bahnen. So bei einer Übergangsbahn von 200 x 400 km die in eine 400 km große Kreisbahn umgewandelt wird eine 350 x 450 km Bahn. Nun will ich aber die Simulation gerade für diese Einsatzzwecke optimieren da hier noch mehr als bei Ionentriebwerken nur um die Endpunkte der Bahn ein Betrieb ist.

Was mich übrigens verwundert ist das Europa das ukrainische Triebwerk nicht bei Exomars eingesetzt hat – der Trace Gas Orbiter wiegt 4,3 t und sein Triebwerk hat nur 400 N Schub. Ein so schubschwaches Triebwerk hat deutliche Gravitationsverluste zur Folge. So brauchte Exomars sehr lange um die Umlaufbahn zu erreichen. Der marsnächste Punkt liegt dann auch noch hoch und muss später wieder abgesenkt werden. Beides einher geht mit einem deutlichen Treibstoffmehrverbrauch. Wahrscheinlich hat man nichts optimiert, weil die Proton auch so ohne Probleme den Trace Gas Orbiter transportieren konnte.

Schönheit vergeht, schlechter Charakter bleibt.

Was gibt es sonst noch? Ich habe mir alte ZDF Magazin Royale angeschaut und wurde an den allerersten Blogeintrag erinnert. Eine der beiden dort angesprochenen Personen kam nämlich in der Sendung vor. Zehn Jahre älter, aber nicht weiser. Sie war nur im Publikum aber Jan Böhmermann nahm sich damals in der Sendung immer auch einen aus dem Publikum vor und diesmal hat es Tessa erwischt. Tessa schreibt gerne Beschwerdebriefe. Nicht direkt an die betreffenden Firmen sondern auf Facebook, damit es auch alle mitbekommen. Eine Kleinigkeit wie ein Teig, der sich nicht von der Silikonfolie löst, reicht aus für einen seitenlangen Beschwerdebrief. Dabei wird auch mindestens ein Mitarbeiter beleidigt. Letzteres hat sie wohl von ihrem Vater gelernt, mit dem ich auch das Vergnügen hatte.

Jan Böhmermann hat dann Leute eingeladen, die sich für ihre "Fehler" entschuldigt haben. Das Ganze war sicher abgesprochen. Denn die Storys der (wahrscheinlichen) Schauspieler waren tränendrüsenreizend und eine „Tante Fanny“ gibt es sicher nicht. Zudem wurde Tessa mit ihrem Geburtsnamen angesprochen, beim Facebook Auszug aber der Nachname unkenntlich gemacht, sodass ich annehme, dass sie seitdem geheiratet hat. Zudem geht es wohl nicht ohne die Einwilligung, wenn Leute mit ihrem Namen genannt werden. Trotz alledem hat sie keine gute Figur gemacht, auch weil sie es während der sicher 10 Minuten nicht fertigbrachte, ihren Kaugummi runterzuschlucken. (So wie ich Tessa kenne, weiß sie wohl auch nicht, dass er geschluckt werden darf und von ihm keine Gesundheitsgefahr ausgeht).

Aber es zeigt doch, dass obiges Sprichwort wahr ist. Schönheit vergeht, aber Charaktereigenschaften, wie eben das Beschweren über belanglose Dinge, bleiben. Wer es anschauen will: hier der Link zum Video.

8.12.2016: Gravitationsverluste bei Niedrigschubbahnen

Ich habe nun mein Programm für Bahnberechnungen um einen Punkt erweitert, um auch Niedrigschubbahnen für Satelliten zu berechnen. Ich hatte zwar schon einen für Ionentriebwerke, doch der hat zum einen spezifische Eingangsparameter, die man nur für Ionentriebwerke braucht und nicht für Satelliten, zum andern wird man Ionentriebwerke wegen ihrer langen Brennzeit dauernd betrieben. Satellitentriebwerke dagegen nur kurz. Auf die Idee kam ich eigentlich durch meine Ergänzungen zum Vega Buch.

Eine der Dinge, die vor allem die DLR immer wieder betonte war, ja die Abhängigkeit von deinem ukrainischen Triebwerk. Deswegen gab es auch zwei Studien in Auftrag, ob man nicht eine eigene Stufe bauen könnte, die das AVUM und den Zefiro 9 ersetzen könnte. Ich wollte wissen, ob nicht auch ein 400-N-Satellitenantrieb anstatt dem 2.500 N-Antrieb reichen würde. Resümee: Bei vielen niedrigen Bahnen reicht, wie bisher, eine Zündung im Apogäum aus, um eine kreisförmige Bahn innerhalb der im Users Manual angegebenen Toleranzen zu erreichen. Bei höheren Bahnen können zwei nötig sein, sonst rutscht das Apogäum zu stark hoch. Das verlängert dann die Mission um rund 100 Minuten.

Doch wenn man die Routine schon mal hat, kann man die Frage von Gravitationsverlusten in Erdumlaufbahnen auch mal für Satelliten beleuchten. Und da bin ich beim heutigen Blogthema.
Zuerst mal: Warum geht es? Unter dem Begriff „Gravitationsverluste“ tummeln sich einige Dinge. So gibt es beim Aufstieg einer Rakete zwei Typen von Gravitationsverlusten. Zum einen, dass die Erde permanent die Rakete anzieht und so ein Schub, der die vertikale Geschwindigkeit aufbaut, verloren geht. Zum Zweiten auch die Hubarbeit, die eigentlich kein echter Gravitationsverlust ist, weil eine Umlaufbahn mindestens 150 km Höhe erreichen muss, sonst würde die Atmosphäre den Satelliten sofort wieder abbremsen.

Es gibt aber auch Gravitonverluste bei Erdumlaufbahnen. Nach der Vis-viva Gleichung kann man die Geschwindigkeit eines Satelliten an jedem Punkt der Bahn errechnen. Nehmen wir einen Transfer von der LEO-Bahn (200 km) in den GEO (35786 km). In der 200-km-Kreisbahn hat der Satellit eine Geschwindigkeit von 7786 m/s. Im Geo sind es 3075 m/s. Eine Bahn mit einem erdnächsten Punkt von 200 km und einem fernsten in 35786 km Höhe braucht man als Übergangsbahn. In dieser hat der Satellit in 200 km Höhe eine Geschwindigkeit von 10240 m/s und in 35.786 km Höhe nur noch 1589 m/s. Das bedeutet, man muss ihn zuerst von 7786 auf 10240 m/s beschleunigen und dann in 35.786 km Höhe nochmals von 1589 m/s auf 3076 m/s. Das sind zwei Geschwindigkeitsänderungen von 2454 m/s und 1487 m/s. Zusammen also 3941 m/s. Man beachte: Das ist weniger als die Differenz der Kreisbahngeschwindigkeiten von 4710 m/s.

Eine Stufe, welche die Geschwindigkeit schnell aufbringt, z.B. ein Feststoffantrieb würde genau diese 3941 m/s aufbringen müssen. Ist der Antrieb aber schubschwach, so brennt er mehrere Minuten lang vielleicht sogar eine Stunde lang. Während der Zeit entfernt sich, wenn wir von der 200-km-Kreisbahn ausgehen, der Satellit, weil er immer schneller wird. Die Zündung findet in größerer Höhe statt und man bringt so einen Teil der Energie als Hubarbeit auf. Dasselbe findet auch beim erdfernsten Punkt statt. Hier hebt man das Apogäum an, was nicht erwünscht ist, denn man muss es später wieder auf die Zielbahnhöhe absenken (Lösung: man strebt schon nicht ein so hohes Apogäum an). Man braucht so mehr Treibstoff um die Zielbahn zu erreichen. Maximal kann es vorkommen, das man nicht die obigen 3941 m/s aufwenden muss, sondern 4710 m/s, den Unterschied in den Kreisbahngeschwindigkeiten.

Nach dem Vorgeplänkel nun ein Blick in die Praxis. Oberstufen hatten anfangs einen relativ hohe Schub. Wenn wir den Quotienten Schub/Startgewicht (mit Nutzlast) bilden, das Resultat ist dann die Startbeschleunigung, dann beschleunigte eine Agena A mit 12,2 m/s. Die Agena D wenige Jahre später nur noch mit 6,5 m/s. Die erste Centaur mit maximal 6,6 m/s, die heutige SEC-Centaur mit 3,1 m/s. Die Delta DCSS kommt bei der Delta 4H auf nur noch 2,0 m/s bei LEO-Missionen und die Ariane 5 EPS auf 1,0 m/s bei LEO-Missionen. Die niedrigste Anfangsbeschleunigung gibt es bei der Breeze M. Bei GTO-Missionen sind es nur 0,66 m/s.

Alle diese Stufen werden noch gezündet, bevor sie einen Orbit erreicht haben. So kann der Schub nicht beliebig gering sein, doch je näher das Gewicht von Oberstufe und Nutzlast an der Nutzlast ohne Oberstufe liegt, desto kleiner kann der Schub sein. Bei der Breeze M sind Nutzlast und Stufe z. B. zusammen 29,3 t schwer. 23 t könnte die Proton auch ohne Oberstufe transportieren. Bei Ariane 5 ist es sogar so, dass bei GTO-Missionen Nutzlast und Oberstufe schon die Geschwindigkeit für einen niedrigen Orbit haben. Die Aufstiegsbahn hat aber ein zu niedriges Perigäum, damit die EPC nach einem halben Umlauf verglüht.
Nehmen wir mal an, die Breeze M würde nicht (wie dies in Wirklichkeit erfolgt) mit vier bis fünf Zündungen eine GTO-Bahn erreichen sondern mit einer, wie sähe die Bahn aus? Nun die Simulation informiert uns darüber:

Entfernung bei Sim-Ende 4.299,7 km
Geschwindigkeit bei Sim-Ende 7.665,2 m/s
Satellitenvorgaben
Startmasse: 29.300 kg
Leermasse: 9.170 kg
Aktuelle Masse: 12.167 kg
Anzahl Triebwerke: 1
Schub pro Triebwerke: 19.600,0 N
Spezifischer Impuls: 3.192 m/s
Treibstoffverbrauch: 6,140 kg/s
Startbahn 200,0 x 200,0 km
Endbahn 1.524,9 x 35.799,4 km

In diesem Falle wurde also keine 200 x 35.796 km Bahn erreicht sondern eine mit einem erdnächsten Punkt von 1525 km. Das der Treibstoff nicht vollkommen verbraucht wurde liegt darin, dass die echte Breeze noch die Bahnneigung von 52 Grad reduzieren muss. Das kostet ebenfalls Treibstoff.

Ebenso hat ein Satellit ein Problem, wenn er die Bahn anheben will. Die obige Breeze kann einen 6,8 t schweren Satelliten transportieren. Würde dieser in einem Manöver rund um das Apogäum die Bahn mit einem 500-N-Triebwerk zirkularisieren, so sähe das Endergebnis so aus:

Satellitenvorgaben
Startmasse: 6.800 kg
Leermasse: 4.000 kg
Aktuelle Masse: 4.000 kg
Anzahl Triebwerke: 1
Schub pro Triebwerke: 500,0 N
Spezifischer Impuls: 3.150 m/s
Treibstoffverbrauch: 0,159 kg/s
Startbahn 200,0 x 35.786,0 km
Endbahn 30.307,7 x 55.894,2 km

Obwohl der Treibstoff für eine Geschwindigkeit von 1671 m/s ausreicht, wird er verbraucht, bevor eine kreisrunde Bahn erreicht wurde. In der Betriebszeit von fast 5 Stunden wurde das Apogäum deutlich aufgeweitet. Daher macht man in der Summe mehrere Manöver jeweils um das Apogäum herum. Das zeigt die Simulation:

Startbahn 200,0 x 35.766,0 km
Zwischenbahn 1: 1.849,7 x 35.770,1 km
Zwischenbahn 2: 4.078,2 x 35.781,7 km
Zwischenbahn 3: 7.144,5 x 35.793,8 km
Zwischenbahn 4: 11.780,9 x 35.809,1 km
Zwischenbahn 5: 20.447,4 x 35.838,6 km
Endbahn 35.786,0 x 36.158,3 km

Was folgt daraus? Wenn man nicht das Triebwerk wiederzünden kann, oder nicht eine Mission über viele Stunden oder gar Tage durchführen kann braucht man einen höheren Startschub. So haben alle kryogenen Triebwerke, die derzeit im Einsatz sind, einen höheren Schub als die Oberstufen mit lagerfähigen Treibstoffen.
Auf etwas Interessantes bin ich bei der Simulation der EPS gestoßen. Die EPS von Ariane 5E hat 28,7 kN Schub, wiegt 11,2 t davon 10 t Treibstoff und transportiert einen maximal 7,7 t schweren Satellit und eine 950 kg schwere VEB in den GEO. Da die Stufe schon in eine elliptische Umlaufbahn geschickt wird, habe ich diese simuliert. Und mit unterschiedlichem Schub folgende Tabelle erhalten:

Schub

Perigäum

Apogäum

Restmasse

10.000 N Schub

2.090,13 km

21.712,99 km

9.850,0 kg

11.000 N Schub

1.831,43 km

23.158,88 km

9.849,9 kg

12.000 N Schub

1.624,49 km

24.486,54 km

9.849,9 kg

13.000 N Schub

1.456,23 km

25.708,19 km

9.849,6 kg

14.000 N Schub

1.317,27 km

26.828,05 km

9.849,7 kg

15.000 N Schub

1.201,18 km

27.859,93 km

9.849,7 kg

16.000 N Schub

1.103,03 km

28.805,44 km

9.850,0 kg

17.000 N Schub

1.019,37 km

29.679,66 km

9.850,0 kg

18.000 N Schub

947,48 km

30.490,92 km

9.849,5 kg

19.000 N Schub

885,01 km

31.227,23 km

9.850,0 kg

20.000 N Schub

830,58 km

31.911,71 km

9.850,0 kg

21.000 N Schub

782,80 km

32.544,52 km

9.850,0 kg

22.000 N Schub

740,63 km

33.129,31 km

9.849,9 kg

23.000 N Schub

703,21 km

33.670,17 km

9.849,9 kg

24.000 N Schub

669,91 km

34.176,95 km

9.849,5 kg

25.000 N Schub

640,10 km

34.645,20 km

9.849,2 kg

26.000 N Schub

613,25 km

35.068,19 km

9.849,6 kg

27.000 N Schub

589,08 km

35.469,33 km

9.849,5 kg

28.000 N Schub

566,96 km

35.788,46 km

9.852,4 kg

29.000 N Schub

545,60 km

35.795,59 km

9.871,0 kg

30.000 N Schub

526,31 km

35.796,84 km

9.888,3 kg

31.000 N Schub

508,82 km

35.792,26 km

9.904,3 kg

32.000 N Schub

492,96 km

35.792,81 km

9.918,8 kg

33.000 N Schub

478,55 km

35.804,60 km

9.931,4 kg

34.000 N Schub

465,30 km

35.790,08 km

9.944,4 kg

35.000 N Schub

453,24 km

35.802,00 km

9.954,9 kg

36.000 N Schub

442,11 km

35.792,43 km

9.965,8 kg

37.000 N Schub

431,89 km

35.788,65 km

9.975,6 kg

38.000 N Schub

422,49 km

35.796,12 km

9.984,1 kg

39.000 N Schub

413,77 km

35.795,34 km

9.992,3 kg

40.000 N Schub

405,74 km

35.808,17 km

9.999,3 kg

41.000 N Schub

398,25 km

35.809,02 km

10.006,4 kg

42.000 N Schub

391,25 km

35.791,72 km

10.014,0 kg

43.000 N Schub

384,78 km

35.797,60 km

10.019,9 kg

44.000 N Schub

378,73 km

35.793,75 km

10.025,9 kg

45.000 N Schub

373,08 km

35.794,71 km

10.031,3 kg

46.000 N Schub

367,78 km

35.788,23 km

10.036,8 kg

47.000 N Schub

362,83 km

35.787,04 km

10.041,6 kg

48.000 N Schub

358,21 km

35.803,87 km

10.045,2 kg

49.000 N Schub

353,83 km

35.794,20 km

10.050,0 kg

50.000 N Schub

349,72 km

35.796,34 km

10.053,9 kg

51.000 N Schub

345,85 km

35.791,34 km

10.057,9 kg

52.000 N Schub

342,19 km

35.788,27 km

10.061,7 kg

53.000 N Schub

338,76 km

35.796,23 km

10.064,6 kg

54.000 N Schub

335,50 km

35.792,60 km

10.068,0 kg

55.000 N Schub

332,45 km

35.816,96 km

10.069,7 kg

56.000 N Schub

329,53 km

35.812,55 km

10.072,8 kg

57.000 N Schub

326,77 km

35.818,33 km

10.075,3 kg

58.000 N Schub

324,14 km

35.807,43 km

10.078,4 kg

59.000 N Schub

321,66 km

35.820,05 km

10.080,2 kg

60.000 N Schub

319,26 km

35.792,72 km

10.084,0 kg

61.000 N Schub

317,02 km

35.800,98 km

10.085,8 kg

62.000 N Schub

314,89 km

35.815,55 km

10.087,1 kg

63.000 N Schub

312,83 km

35.804,67 km

10.089,7 kg

64.000 N Schub

310,89 km

35.809,75 km

10.091,4 kg

65.000 N Schub

309,02 km

35.797,84 km

10.093,9 kg

Wie man sieht: Wenn der Schub nur etwas geringer ist, dann sackt das Apogäum rasch ab. Bei etwas mehr Schub spart man Treibstoff. Doch selbst wenn man den Schub von knapp 29 auf 58 kN verdoppelt, so sind es nur rund 220 kg Treibstoff - das ist bei rund 10 t Zuladung vernachlässigbar gering. Man hat also das Triebwerk gerade auf das Minimum an benötigtem Schub ausgewählt.

Ganz dick kommt es bei dem Einbremsen in einen Orbit, denn da hat man keine zweite Chance. Der Trace Gas Orbiter wiegt kurz vor dem Einbremsen in den Marsorbit noch etwa 3300 kg schwer. Er hat aber auch nur ein Triebwerk mit 424 n Schub. Mehrmals Abbremsen wie bei einem Erdorbit geht nicht, man muss die Geschwindigkeit schon beim ersten Anlauf soweit abbremsen, dass man in einen Orbit gelangt.

Der Trace Gas Orbiter erreichte einen Orbit mit einem marsfernsten Punkt von 101.000 km. Bei einer (idealen) Abbremsung wäre der marsnächste Punkt knapp über der Atmosphäre, so in etwa 200 km Höhe dafür errechnet man eine Geschwindigkeit von 4799 m/s in 200 km Höhe. Der TGO wird den Mars mit derselben Geschwindigkeit wie Schiaparelli erreichen, der hatte 5.794 m/s, als er in 122 km Höhe in die Atmosphäre eintrat, das entspricht 954 m/s über Geschwindigkeit für obigen Orbit. Diese 954 m/s müsste der TGO also abbauen. Da er aber nur ein Triebwerk mit 424 N Schub hat, dauert das über zwei Stunden und in der Zeit entfernt er sich wieder vom Mars. Resultat: Der marsnächste Punkt liegt schon wieder in 1.513 km Höhe und ein Geschwindigkeitsbedarf steigt auf 1.550 m/s anstatt 947 m/s. Dazu trägt auch bei, das man einen marsnächsten Punkt in 1200 km Höhe anpeilte (eben wegen der langen Dauer des Manövers und wegen der Datenübertragung von Schiaparelli) ohne diesen größeren Abstand wäre die Bilanz etwas besser, da man in diesem Abstand schon 1106 m/s zum Abbremsen in die Umlaufbahn braucht.

Damit nicht genug: der elliptische Orbit führt dazu, dass man im Januar ihn wieder auf 33.000 km absenkt (weitere 160 m/s) und dann muss man den marsnächsten Punkt noch auf eine Höhe von 150 bis 250 km absenken (in 1500 km Höhe kann man kein Aerobraking durchführen) und das kostete weitere 60 m/s. Insgesamt ist das schubschwache Triebwerk also von Nachteil.

Warum verwendet man es dann? Weil es in Europa kein schubstärkeres Triebwerk mit akzeptabler Masse gibt. Das nächstgrößere, verfügbare, ist das Aestus mit gleich 28,7 kN Schub. Europa hat in den Sechziger/Siebzigern das 400-N-Triebwerk zuerst für die Europa-Oberstufe entwickelt, dann in verbesserter Form als Apogäumsantrieb sehr oft eingesetzt. Letztlich geht das Triebwerk auf einen Vorgänger für den Nachrichtensatelliten Symphonie zurück. So etwa 400 bis 500 N Schub sind das Maximum, was man mit einem chemischen Triebwerk ohne aktive Kühlung erzeugen kann, die Brennkammer und Düse heizen sich auf und dies muss soweit begrenzt werden, dass sie nicht schmelzen. Bei höherem Schub muss man aktiv kühlen und Triebwerke mit der Technologie hat man nicht entwickelt. Russland hat solche Triebwerke. Neben dem 2,5 kN Triebwerk in der Vega setzt man ähnliche Triebwerke auch in der Sojus und Progress, den russischen Raumstationsmodulen und früher auch Planetensonden ein. Auch die USA hatten mal schubstärkere Triebwerke: Mariner 9 und Viking setzten jeweils Triebwerke mit 1,3 kN Schub ein. (Es war beides Mal dasselbe Triebwerk). Diese waren regenerativ gekühlt, aber wie heutige Kleinantriebe druckgefördert. Seitdem hat man auch in den USA nur 400 bis 500 N starke Triebwerke eingesetzt. Cassini hatte zwei an Bord, jedoch nur aus Redundanzgründen. Das ist insofern verwunderlich, weil die Raumsonden schwerer geworden sind: Mariner 9 wog noch 998 kg, MAVEN als letzter US-Orbiter 2.550 kg und dabei hat das Triebwerk nur ein Drittel Schubs von Mariner 9. MAVEN brauchte so 35 Minuten um einen hochelliptischen Orbit zu erreichen. Mariner 9 nur 15 Minuten für einen marsnäheren Orbit. Beim TGO betrug die Brennzeit sogar 139 Minuten.

Ich komme noch mal zum Ausgang zurück: Was würde passieren, wenn man anders als heute üblich die Satelliten nicht im GTO aussetzt, sondern sie chemisch aus einem LEO sich hochspiralen. Ich habe das mit einem Kommunikationssatelliten von 7000 kg Startgewicht simuliert:

Schnelle Vorgehensweise (lange Zündperioden im Perigäum):

Langsame Vorgehensweise: nur kurze Zündperioden im Perigäum):

Das ist aber sehr theoretisch, denn zum einen gibt es mit Ionentriebwerken eine gute Alternative. Zum anderen wird bei über 5000 kg Treibstoffzuladung auch die Trockenmasse des Antriebssystems in der Größenordnung von 600 bis 800 kg liegen. Dann bleiben nur noch 1.000 bis 1.400 kg für den Satelliten übrig. Es ist auch theoretisch, weil ich in jeder Umlaufbahn ein Manöver angesetzt habe. Das ist aber gerade anfangs, wo ein Umlauf alle 90 Minuten erfolgt, nicht der Fall. Setzt man den realistischen Fall an: 1 Manöver pro Tag so dauert es 6 bzw. 36 Tage um den GEO zu erreichen.

9.12.2016: Vermischtes - Weihnachten - der MP3Spieler

Irgendwie fallen mir in letzter Zeit keine großen Sachthemen mehr ein. Daher fülle ich mal den Blog mit etwas aus der Rubrik „Vermischtes“. Fangen wir mit dem Tod von John Glenn an. Dazu gibt es von mir nichts. Das hat zwei Gründe. Das eine ist, das ich nicht empfänglich für Personenkult bin. Das ist auch unabhängig von der bemannten Raumfahrt, so wird man bei mir auch keine Seiten über Wernher von Braun, Ziolkowsi, Oberth oder Godddard finden, obwohl die mehr für die Raumfahrt geleistet haben als jeder Astronaut. Vielleicht ist das auch so ein Grund, warum es bei der Konfrontation mit SpaceX-Befürwortern so rasselt. Für mich ist Elon Musk ein Spinner, der die Bodenhaftung verloren hat. Als ich als ich heute mal sahen wollte, wie viele Startaufträge die Falcon Heavy noch hat, sah haben sie ja ihre Webseite umgestaltet. Nun verkaufen sie keine Raketen mehr, sondern die Vision von „multiplantary life“.

Astronauten, die was geleistet haben

Es ist aber so, das ich für einige Astronauten Hochachtung empfinde. Das sind aber die, die wirklich diesen Beruf als Berufung empfunden haben und nicht als Abenteuer, Möglichkeit berühmt zu werden oder Karrieresprungbrett. Unter den Mercury Astronauten z.B. Deke Slayton. Er flog wegen einer erst nach Beginn des Trainings erkannten „Herzschwäche“ nie mit Mercury, blieb trotzdem bei der NASA um dann schließlich 1975, als man die Anforderungen gelockert hatte, mit der wissenschaftliche bedeutungslosen Apollo-Sojus Mission ins all zu gelangen. Trotzdem blieb er 20 Jahre bei der NASA. Ähnliches könnte man von John Young behaupten. Der sich nach zwei Gemini und Apollo-Missionen hätte zurückziehen können. Stattdessen wartete er 10 Jahre auf einen weiteren Einsatz an Bord des Shuttles und leitete dann noch viele Jahre lang das Astronautenbüro der NASA. Manch anderer hätte seinen Rum als Astronaut versilbert.

Gerade zu denen gehört aber John Glenn. Seine Leistung: er hat in einer Mercury Kapsel dreimal die Erde umrundet. Nicht mehr. Bei Mercury gab es noch minimale Eigenverantwortung der Astronauten und Eingriffsmöglichkeiten und wurde vor allem von der Missionskontrolle aus gesteuert. Als Scott Carpenter eigene Ambitionen entwickelte, das Raumschiff selbst zu steuern (unter anderem um die „Leuchtkäfer“ die um das Raumschiff schwirrten, zu beobachten) kam er in große Bredouille, weil der Treibstoff knapp wurde. Die Mercury-Kapseln konnten auch mit Schimpansen als Passagiere ihre Mission erfüllen. Soviel zum Ruhm von John Glenn.

Danach hat er seinen Rum als erster Amerikaner im All versilbert und ist Senator geworden. Schlau gemacht, und warum auch nicht seinen Ruhm nutzen? Aber Hochachtung habe ich eben mehr für aufopfernde Menschen als für Aufsteiger. Später hat er seinen Einfluss als Politiker noch mal genutzt, um mit dem Space Shuttle als Rentner zu fliegen, offiziell um die Auswirkung der Schwerelosigkeit auf alte Organismen zu studieren. In Wirklichkeit war es wohl eher sein Egotrip, der bei der NASA die Mitte der Neunziger das Problem hatte, das sich jemand mehr für die Shuttle Flüge interessierte, nachdem es 10 Jahre lang unfallfrei klappte, wieder eine Sensation hatte.

Weihnachten und Weihnachtsbräuche

Kommen wir zu Weihnachten. Ich höre in den letzten Monaten mehr Radio und praktisch jeden Tag dreht es sich um Weihnachten. Da werden Nikoläuse getestet, ebenso Adventskalender (was sich im Radio meiner Ansicht nach recht unbefriedigend gestaltet) und es kommen Umfragen zu Weihnachtsthemen entweder aufgezeichnete von der Straße oder zum Mitmachen per Mail oder Telefonanruf. Da geht es darum was Leute von Weihnachtsmärkten halten, vom Auftauchen von Lebkuchen schon im September im Supermarkt oder – mein Aufhänger – Weihnachtsbräuche.

Der Tenor war, das Weihnachtsbräuche was schönes seien und man sie nicht wegfallen lassen darf. Für mich war das etwas befremdlich, weil es bei uns wenige Bräuche rund um Weihnachten gab. Gutsle backen und den Weihnachtsbaum aufstellen – das wars. Schon ans letzte erinnere ich mich nicht gern zurück. Mein Vater hat immer erst am 24.sten eine Tanne gebracht, die meist nicht sehr schön war. Das war auch das Erste was wir abgeschafft haben. Ich habe 1989 zu Weihnachten eine Blautanne in einem Kübel gekauft. Die kam nächstes Jahr in den Garten und fortan wurde eben nur mit einer Lichterkette geschmückt. Die Blautanne war schön, nur wurde sie dann bald zu groß zum Schmücken. 16 Jahre später endete sie als Weihnachtsbaum in der Kirche. Meine Mutter hat noch lange Gutsle vor allem für die Enkel gemacht. Mir war das immer zu viel Arbeit. Mein Beitrag beschränkte sich auf selbstgemachte Choc-Crossies. Die waren schnell gemacht und auch immer als Erstes weg. Doch dieses Jahr hat es mich erwischt. Eigentlich wollte ich diesmal auch keine Choc Crossies machen. Aber ich hatte Lust auf Vanille Kipferl. Doch die ich gekauft hatte, schmeckten nach gar nichts. Eigentlich nur mehlig. So habe ich mir ein Rezept aus dem Internet angesehen. Das sah recht einfach aus und es selbst probiert. Ich bin begeistert. Die Form ist zwar misslungen (ich habe zu große Kipferl gemacht die dann auseinander liefen und damit sie fest wurden länger backen mussten, sodass sie etwas braun geworden sind) aber der Geschmack ist super. Ich habe vor noch mal welche zu machen, auch, weil ich mal feststellen will, wie es mit Weihnachten-Deadline ist.

Die Weihnachts-Deadline

Die Weihnachts-Deadline ist für mich der Umstand, dass genau nach Weihnachten alle Lebkuchen, Gutsle und Schokoladen-Sachen aus den Geschäften verschwinden oder danach abverkauft wird. Mein Bruder deckt sich dann immer mit den reduzierten Schokoladensachen für Wochen ein. Und wirklich hat man ja dann irgendwie die Nase voll nach Wochen mit Gutsle und Lebkuchen. Die Frage: ist das ein Sättigungseffekt oder hat er tatsächlich was mit der Jahreszeit zu tun. Es ist ja so, dass Essensgelüste jahreszeitlich unterschiedlich sind. Im Sommer floriert der Eisabsatz und im Winter eben eher Schokolade. Im Winter isst man lieber was Deftiges wie Eintöpfe und im Sommer eher was Leichtes oder mehr Salat/Gemüse. Weihnachten fällt ja nicht durch Zufall mit der Wintersonnenwende zusammen. (Wann Jesus geboren ist, weiß man ja nicht, nicht mal das Geburtsjahr ist genau bekannt, also hat man die Geburt auf einen Termin gelegt, der nahe an der Wintersonnenwende am 21.12. liegt, weil das bei vielen Völkern im Norden ein Festtag war und man die so besser zum Christentum bewegen konnte).

Es könnte sein, das man bis zu dem Zeitpunkt eine Geschmackspräferenz für Süß entwickelt als Übergang vom Sommer zum Winter. Danach (so zumindest meine Theorie) hat man sich an die kälteren Temperaturen und Dunkelheit gewöhnt und braucht nicht mehr so viel Süßes. Denn Süßes wirkt über das Belohnungszentrum und verbessert so die Laune, die, wenn es 2/3 vom Tag dunkel ist, auch absinkt. So Gewöhnungszyklen gibt es. So kommen mir meistens die richtigen Wintermonate Januar und Februar nicht so kalt und trüb vor wie November und Dezember, obwohl es objektiv kälter ist. Aber das Ganze ist vielschichtig. So sind meiner Beobachtung nach auch 21 Grad nicht immer 21 Grad. Wenn es im Sommer 21 Grad warm ist, kann ich meistens mit Shorts und T-Shirt rum laufen. Jetzt im Winter habe ich in geheizten Räumen auch 21 Grad, aber zwei Paar Socken an, dazu eine dicke Hose und einen dicken Pulli. Im Sommer spricht man von einer tropischen Nacht bei mehr als 20 Grad Celsius. Im Winter heize ich das Schlafzimmer auf 16°C und brauche dann eine dicke Decke. Kurzum: Physiologisches Empfinden und absolute Werte können sehr differieren.

Kurzum: Ich will nach Weihnachten noch mal Vanillekipferl machen. Nicht sofort, sondern so mit einem Monat Abstand, damit der Sättigungseffekt sich abbaut. So Ende Januar/Anfang Februar wäre ein guter Zeitpunkt. Ich bin gespannt, ob die dann noch genauso gut schmecken.

10.12.2016: Postfaktisch und das schwarze Jahr für die FDP

„Postfaktisch“ ist das (Un)Wort des Jahres 2016. Ich kannte es eigentlich nicht vorher. Als ich mit meinen bescheidenen Latein-Kenntnissen es zu "Nach den Tatsachen" übersetzt hatte, wurde mir auch nicht klarer, was damit gemeint war. War das die Aktion, die folgt, wenn etwas auf dem Tisch liegt? Oder die Schlussfolgerung, die man daraus zieht? Nein es geht darum, dass man nicht nach den Fakten oder Wahrheit handelt, sondern nach Gerüchten oder falschen Fakten. Man könnte aber auch sagen: „Nach Gefühl", oder „nach Gerüchten“ und das ist nun doch nicht so neu. Das gab es schon immer. Ganze Branchen, wie die Werbung leben davon, dass Leute z.B. nicht nach Notwendigkeit Dinge kaufen, sondern nach Gefühl, oder weil andere es toll finden oder es „in“ ist.

Das gibt es auch im Hauptthema meiner Kolumne. „Postfaktisch“ passt sehr gut meiner Meinung nach zu vielen Themen. Die Marsforschung wird vor allem postfaktisch betrieben. Bei der unbemannten Marsforschung wird von der NASA immer die Möglichkeit nach Leben gepusht, inzwischen nicht mehr so stark wie früher aber doch noch deutlich. Sonst würde man sicher nicht seit 1997 bei fast jedem Startfenster eine Mission auf den Weg bringen – in den 20 Jahren zuvor war es nur eine einzige. Auch SpaceX arbeitet postfaktisch. Faktisch bringen sie pro Jahr maximal sieben Starts hin, davon explodiert einer. Postfaktisch sprechen sie von 40 Cores, die sie seit 2011 jährlich produzieren (sie müssen inzwischen ganze Hallen füllen) und der Besiedlung des Mars. Wundert es einen dann, wenn ein SpaceX Investor zum Beraterteam von Donald Trump zählt?

KKlar, erfundene Sachen machen Spaß. Noch mehr Spaß macht es, wenn einem die Leute auch glauben. Ich habe, da auch eine Ader in mir die ab und zu nach außen drängt. Nur markiere ich das deutlich in den Blogs als „Münchhausens Kolumne“. Eigentlich ist das Ganze nichts Neues. Im Dritten Reich gab es enorm viele Lügen. Da waren die Juden an allem schuld. Da hat Polen zuerst uns angegriffen und bis zur Kapitulation stand der Endsieg unmittelbar bevor. Ich glaube das kann man auf fast alles ausdehnen. Jede Regierung lügt ab und an. Jüngstes Beispiel: Wahlversprechen von Angela Merkel 2013: „Mit mir wird es keine Maut geben“. Klar deswegen heißt sie ja auch nun „Infrastrukturabgabe“. Mich wundert, dass man damit heute noch Erfolg hat. Mit der Digitalisierung ist der Zugriff auf Informationen viel einfacher als früher. Das gilt für den einzelnen wie auch Journalisten. Bei Guttenberg zeigte sich das bei seiner Doktorarbeit ja schon Jahren und die war ja ein Puzzle von vielen Zitaten. Eine einfache Aussage kann jeder innerhalb von Minuten mit dem Internet überprüfen. Auch Medien haben dank digitaler Archive viel neue Möglichkeiten. Paradebeispiele findet man in der Heuteshow. Wenn da ein Politiker was verzapft kommt unmittelbar ein Ausschnitt vor X Jahren, wo er genau das Gegenteil sagt, meist mit dem Zusatz „Mit mir wird es das nicht geben“. Jüngstes Beispiel war die Rentenregelung durch Nahles, wo man sie 2002 erwischte, wo sie gegen eine ähnliche Regelung war. Besonders Gabriel wird häufig erwischt, wenn er seine Meinung wechselt, wenn er seine Meinung wechselt.

Zum zweiten Thema: Gestern ist Hildegard Hamm-Brücher gestorben. Damit ist die alte FDP-Garde für die „Liberal“ vor allem die Bedeutung von „tolerant“, dem Gegensatz von „konservativ“. Heute steht die FDP nur noch für Wirtschaftsliberalismus. Spricht sie vertritt eine kleine Gruppe von Besserverdienenden und versucht deren Steuer- und Abgabenlast zu senken, aber nicht mehr die breite Bevölkerung die einen Staat haben will der weniger in das Privatleben des Einzelnen eingreift, weniger überwacht und die Grundrechte schützt, anstatt sie einzuschränken.

Denn nicht nur Hamm-Brücher ist dieses Jahr gestorben, sondern auch Scheel, Genscher und Westerwelle. In der Reihenfolge hat sich auch der Wandel der FDP zur heutigen Form vollzogen. Viel Führungspersonal, auf das die Partei stolz sein kann, ist nicht geblieben. Kinkel war nur Außenminister und Gerhard hat schon die Partei dahin geführt, wo sie heute ist. Mich wundert, dass sie noch keine Kehrtwende eingleitet hat. Mit ihrer Politik ist sie ja 2013 baden gegangen. Gleichzeitig ist unsere Gesellschaft in Richtung Überwachungsstaat gerutscht. Es gibt immer neue Gesetze gegen Terrorismus und Vollüberwachung. Wenn die anderen Parteien nach Rechts rücken, wird in der Mitte ein Platz frei. Zudem wird den Leuten die persönliche Freiheit immer wichtiger je mehr sie eingeschränkt wird. Aber ich denke die FDP kann sich mit ihrer derzeitigen Riege nicht mehr ändern. Denn man muss sich nur ie Berufe der Vorsitzenden oder sonstigen Parteigrößen ansehen: Unternehmensberater, PR-Berater, Rechtsanwälte, Ärzte. Da wird man kaum erwarten können, das sie gegen ihre eigenen Interessen handeln.

Die FDP – und da schließt sich der Kreis – hat ja schon erfahren, dass auf längere Sicht man mit postfaktischer Poltik nicht weit kommt. Westerwelles Versprechen im Wahlkampf 2009 die so schnell nach der Wahl verschwunden waren führte ja zum Wahldebakel 2013. Das macht mich optimistisch. Die Leute vergessen anscheinend nicht ganz so schnell das man sie reingelegt hat. Mein Vorschlag an Merkel, die ja wieder antreten will: Mach doch mal eine Koalition mit der Linken und der AFD. Beide werden ihre Wahlversprechen nicht durchsetzen können. Bei der AFD kollidieren die meisten ja schon mit dem Grundgesetz, bei der Linken sind sie oft nicht finanzierbar (wie das Grundeinkommen/a>). Wenn eines Merkel beherrscht, dann ist es die Fähigkeit, den Koalitionspartner schlecht aussehen zu lassen. 2005 hatte die SPD noch 34,2%. Nach einer Legislaturperiode mit Merkel war sie auf 23% abgerutscht. 2009 hatte die FDP noch 14,6%, nach vier Jahren mit der CDU waren es noch 4,8%. Die CDU legte dagegen von 35,2 auf 41,5 % zu. Also bitte: eine Koalition mit AFD und Linken, dann fliegen beide Parteien 021 aus dem Parlament. 


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