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Web Log Teil 502: 23.6.2017 - 30.6.2017

23.6.2017: Künstliche Schwerkraft – woran hakts?

Ich lese gerade „Bemannte Raumfahrt“ von Wernher von Braun. Das Buch ist lesenswert auch heute noch, ab und an stolpert man aber auch über die damalige Euphorie. So die Prognose ein wiederverwendbares Startgefährt (das Buch wurde nach dem Brand von Apollo7 geschrieben, also 1967, lange vor dem Space Shuttle) würde die Transportkosten von 1000 auf 100 Dollar pro Kilogramm drücken und was damit alles möglich wäre. Von Braun sieht eine der Aufgaben von Astronauten im All große Strukturen zusammenbauen. Dafür setzt er auf künstliche Schwerkraft. Nur so, die Argumentation könne man effektiv arbeiten. Zu der Zeit hatte man als einzige Erfahrung mit Gebiet nur die Weltraumspaziergänge bei Gemini – in den Kapseln selbst konnte man sich ja kaum bewegen. Die waren aber erst am Ende erfolgreich. Vorher hatte man massive Probleme Halt zu finden.

Heute ist das Thema tot. Im Gegenteil: Eines der Argumente, dass für die bemannte Raumfahrt angeführt wird, ist, dass die Erkenntnisse nutzbar wären in der Medizin, wenn Leute lange immobil sind. Man hat nämlich entdeckt, dass die Symptome eines Langzeitaufenthaltes an Bord einer Raumstation sehr ähnlich denen sind, die Personen haben, die lange im Bett liegen, bsp. Bettlägerige oder im Koma liegende. Inzwischen macht man daher auch „Bedrest“-Studien zur Erforschung der Schwerelosigkeit. Dabei dürfen die Probanden monatelang das Bett nicht verlassen - auch für nicht zum Essen oder für Hygiene.

Die Sache ist nun die: Wenn es wirklich mal eine Marsexpedition gibt, dann müssen die Astronauten nach rund 200 Tagen in der Schwerelosigkeit landen und dann gleich arbeiten – schließlich müssen sie ihre „Wohnung“ erst in Betrieb nehmen – an die Stromversorgung anschließen, Vorräte entpacken, jede Menge Sicherungen und Bänder entfernen und Gerätschaften in Betrieb nehmen. Das bei zwar 0,4 g, aber zumindest in den Außeneinsätzen in einem schweren Anzug mit Tornister und eingeschränkter Beweglichkeit. Alleine das Gewicht der Überlebensausrüstung dürfte die Anforderung auf das Level „Arbeiten unter 1 g bringen“. Heute werden Astronauten nach der Landung aus der Kapsel gehoben und ärztlich betreut. Wenn einer nach einigen Tagen wieder leicht joggen kann, ist das schon eine Erfolgsmeldung. Kurzum: so wie man es heute macht, bereitet man sich (Moment muss genau nachrechnen … ) Null Prozent auf die medizinischen Probleme einer Marsexpedition vor.

Dabei gäbe es viele Fragen zu erörtern, die auch wichtig für eine praktische Umsetzung wären:

Die Fragen sind nicht aus der Luft begriffen. So hat man dem Muskelabbau in der Schwerelosigkeit durch Training entgegen gewirkt. Heute müssen die Astronauten an Brod der ISS mehrere Stunden pro Tag trainieren. Immerhin bedeutet das, das man den größten Teil der Zeit des Tages "nutzen" kann. In Anführungszeichen, weil die Astronauten auf dem Weg zum Mars eigentlich nichts zu tun haben. Das ist ja keine Forschungsstation wie die ISS. So gesehen wäre dauernde künstliche Gravitation die einfachste Lösung. Es wäre denkbar, dass man vielleicht nur einige Stunden künstliche Gravitation braucht. Die Bedrest-Studien zeigen ja, das für den Körper (das Herz muss das Blut gegen die Gravitation pumpen, d.h. Verhindern, dass es in die Füße absackt) schon das Liegen ein Analogon zur Schwerelosigkeit ist und dass tut jeder von uns schon 8 Stunden am Tag. Es gäbe als Alternative zur dauernden künstlichen Rotation auch die für einige Tage und dann wieder für Wochen Ruhe, das würde vielleicht die Arbeit an Bord erleichtern, da man in der Zentrifuge sich wohl kaum bewegen wird können.

Die Frage nach der Höhe der Gravitation ist eine andere. Da wir die Forschung vor allem für die Marsexpedition brauchen, auf dem dann 0,4 g herrschen, wäre es gut, wenn die Forschung zu der Erkenntnis kommt das weniger als 1 g ausreichend sind. Eventuell kann man auch mehr als 1 g einsetzen, dafür nur für kurze Zeit, wenn man die Arbeit in der Schwerelosigkeit als Vorteil ansieht und es beide Zustände geben soll.

Die Letzte ist die Frage die mich am meisten interessiert, denn es geht hier um die technische Umsetzung. Die einzige Möglichkeit, die es heute gibt, künstliche Gravitation zu erzeugen ist die Zentrifugalkraft. Sie entsteht wenn ein Körper rotiert und die Beschleunigung errechnet sich nach:

bzw.

Daraus folgt, das die künstliche Gravitation linear von dem Radius der Zentrifuge und quadratisch von der Winkelgeschwindigkeit bzw. absoluten Rotationsgeschwindigkeit abhängt.

Technisch gibt es zwei Umsetzmöglichkeiten: Entweder wir installieren eine Zentrifuge an Bord einer normalen Raumstation, wobei nur diese rotiert – dann müsste sie sehr rasch rotieren. Heutige ISS-Module haben maximal 4,8 m Durchmesser, wenn man 2 m als nutzbaren Radius ansetzt, dann müsste diese mit 4,43 m/s rotieren, und zwar mit rund 172 U/Min. Bei diesem kleinen Radius, kommt als weiteres Problem hinzu, dass die künstliche Gravitation an den Füßen viel kleiner als am Kopf ist, was nicht der Situation auf der Erde entspricht. Konstruktiv wird es ein Problem, diesen rotierenden Teil in den normalen, nicht rotierenden einzugliedern. Wenn das Modul ständig rotiert, wird man eine Verbindung schaffen müssen, die Leitungen für Gase, Wasser und Strom durchlässt. Das geht eigentlich nur in der Mitte, doch genau dort müssten ja auch die Astronauten das Modul betreten. Die Verbindung müsste also sehr weit sein. Selbst dann stellt sich die Frage wie die Astronauten es dann schaffen vom schwerelosen Teil an die Wand der Zentrifuge gelangen und sich dort verankern – bei über 100 U/min wohl ein Ding der Unmöglichkeit. Rotiert sie nicht dauernd, so ist das zwar ohne Probleme möglich, man handelt sich aber ein anderes Problem ein. Eine rotierende Struktur dieser Größe hat ein enormes Drehmoment, dass die ganze ISS zur Rotation bringen wurde – man kann es beim Start und Stopp durch Triebwerkszündungen wieder ausgleichen, doch wenn das nicht einmal sondern jeden tag stattfindet ist das ziemlich aufwendig und braucht auch viel Treibstoff. Wenn aber die ganze ISS rotiert dann braucht man eigentlich kein Modul mit einer Zentrifuge, sondern kann gleich sich in den Modulen aufhalten, die am weitesten von Mittelpunkt der Rotationsachse entfernt sind.

Die Rotationsgeschwindigkeit wird etwas kleiner, wenn man an größere Module denkt – Bigelows aufblasbare Station hat 8,2 m Durchmesser und passt in eine 5-m-Nutzlasthülle der Atlas. Übertragen auf die 10 m Hülle einer SLS wäre man dann bei 16 m Durchmesser – dann würde zumindest die 1,5 m Differenz zischen Kopf und Fuß keine Rolle mehr spielen und die Rotation dürfte auch 4-mal langsamer sein, trotzdem würde die Station knapp einmal pro Sekunde um die eigene Achse rotieren.

Diese Lösung halte ich für eine schlechte. Zu aufwendig, zu viele Nachteile.

Die meisten Vorschläge gehen daher von einem vollkommen rotierenden Körper aus. Doch der muss wirklich groß sein für eine künstliche Rotation, will man keine starke Gravitationsdifferenz im bewohnbaren Teil haben, so in etwa, wie in der Eingangsszene bei 2001 Odyssey im Weltraum wo der Astronaut in einem riesigen Rad läuft. So etwas heute zu bauen das gleichzeitig leicht ist (man muss es ja zum Mars und zurückbringen) dürfte ebenfalls ausgeschlossen sein.

Die heute am ehesten umsetzbare Technologie dürften zwei Module sein, die um einen gemeinsamen Schwerpunkt rotieren. Das erprobte man schon im Geminiprogramm als man die Agena-Stufe und die Kapsel mit einem Seil verband. Das funktionierte, doch man beobachtete auch das die Schwingungen sich lange hielten. Bei einer Marsmission wäre das natürliche Gegenstück der Antriebsteil mit Treibstoffen. Der Schwerpunkt wäre anfangs dann nahe an diesem Teil. Auf dem Rückweg nach Verbrauch der Treibstoffe dagegen beim Wohnmodul. Gerade wegen der Notwendigkeit aber abzubremsen stelle ich mir das problematisch vor. Mit einem Seil geht das nicht, oder man müsste es vor allen Antriebsphasen (wozu auch kleine Korrekturen zu zählen sind) eingeholt werden und beide Module ankoppeln. Stabiler wäre eine leichtgewichtige Konstruktion aus Streben. Doch auch diese müsste den Schubkräften bei einem Antriebsmanöver standhalten. Sie hätte als weiteren Vorteil auch die Möglichkeit, dort ein sehr großes Solararray anzubringen. Bei Ionentriebwerken, die man nutzen könnte, hätte man dann auch den Nachteil von hohen Schüben nicht, könnte also die Verbindung leichtgewichtig auslegen.

Die Größe hängt von der Rotationsgeschwindigkeit ab. Bei einer Umdrehung pro Minute müsste der Radius schon 894 m betragen, also die Gesamtausdehnung schon 1,8 km. Streben mit der Länge werden dann auch nicht leicht. Also wird die Station schneller rotieren, was dann für die Streben eine hohe Zugbelastung darstellt. In jedem Falle könnte man es nicht auf der ISS erproben, man bräuchte eine eigene Station dafür – auch ein Grund, warum man es bis heute nicht ausprobiert. Neben den Kosten gäbe es wohl die Erklärungsnot – man entwickelt eine Station, die den Zustand wie auf der Erde mit hohen Kosten simuliert und das nur um eine Mission durchzuführen, die man bis heute nicht beschlossen oder finanziert hat. Immerhin. Wenn es diese Station gibt, (idealerweise mit Antriebsmodul) dann könnte man sie auch für die Marsexpedition nutzen.

Meine persönliche Ansicht: Das Thema ist auch deswegen tot, weil dann all die schönen Bilder von Astronauten in der Schwerelosigkeit wegfallen, die wohl das wichtigste öffentlichkeitswirksame Argument für die bemannte Raumfahrt sind. Man konzentriert sich darauf die Marsexpedition ganz ohne künstliche Schwerkraft umzusetzen, nur auch für diesen Plan gibt es ja auch keinerlei Vorarbeiten. Die Rekorde, die zu Sowjetzeiten an Bord von Saljut und Mir aufgestellt werden, werden nicht mal erreicht, routinemäßig bleiben Astronauten etwa 6 Monate im All, das sind 40% des längsten Fluges von Waleri Poljakow von 437 Tagen Dauer. Für eine Marsexpedition ist es immer noch zu wenig, die dauert bei Konjunktionsflügen im Mittel 33 Monate, leicht abhängig davon, wo sich Mars bei Hin- und Rückflug befindet (die Bahn ist stark elliptisch). Kurz – man müsste die Aufenthaltsdauer an Bord der ISS um das fünffache oder 2,5-fache des derzeitigen Rekords von Scott Kelly und Michail Kornijenko steigern. Bevor man das nicht erreicht hat, sollte man nicht an eine Marsexpedition denken. Das Vorerproben ist nicht ohne Vorbild: Die Gemini 7 Mission war mit 14 Tagen Dauer auch länger als eine Mondmission mit maximal 12 Tagen Dauer.

24.6.2017: Raumfahrteuphorie

Euphorie definiert Wikipedia als „bezeichnet eine subjektiv temporäre überschwängliche Gemütsverfassung mit allgemeiner Hochstimmung, auch Hochgefühl genannt“. So was kann man persönlich haben, es kann aber auch eine ganze Gesellschaft oder Branche erfassen. Wernher von Brauns buch „Bemannte Raumfahrt“ ist so ein Beispiel. Neben technischen Erklärungen gibt er auch einen Ausblick – was kommen wird. Natürlich das wiederverwendbare Startgefährt und dadurch um den Faktor 10 sinkende Startpreise, häufiger Flug ins All. Arbeit im All und zahlreiche Anwendungen für die Menschheit. Das Interessante – vieles ist auch gekommen, wie die präzise Wettervorhersage oder die alltägliche Kommunikation über Satelliten – nur eben nicht bemannt wie er es oft prognostizierte. Euphorisch ist die Prognose trotzdem, weil sie auf einer falschen Annahme beruht. Nämlich das dieses Gefährt kommen wird und es wirklich die Transportkosten rapide senken wird. Alle anderen Annahmen beruhen dann schon nicht mehr auf technischen Prognosen, die man für das System, das später einmal Shuttle hieß, machen konnte, sondern einfach postulierte.

Es kam anders, als man dachte. Ich will nicht auf das Shuttle selbst eingehen. Es war als Prototyp zu teuer, aber vor allem erreichte es nicht die Flugrate, die geplant war. So verteilten sich die Fixkosten, die am Schluss bei 2,4 Milliarden Dollar pro Jahr lagen, auf nur wenige Flüge. Das Grundproblem der Euphorie damals war eine lineare Fortschreibung des Trends. Das Buch erschien 1967. In diesem Jahr sollte die Saturn V zum ersten Mal starten – mit der 10.000-fachen Nutzlast der Vanguard, der Trägerrakete die man 10 Jahre zuvor hatte. 1957 starteten die USA einen Satelliten, 1967 waren es 92. Von Braun hat einfach den Trend weitergerechnet. Dann ergibt sich in 10 Jahren der Bedarf, täglich zu starten und mit dem wiederverwendbaren Gefährt bekommt man dann eine häufige Flugfolge mit der Folge eines niedrigen Preises (nebenbei: auch unbemannte Raketen wären um einiges billiger geworden, wenn es anstatt 61 Start pro jahr 365 Starts gegeben hätte, einfach aufgrund der Gesetzmäßigkeit das höhere Stückzahlen die Produktionskosten jedes einzelnen Gutes senken).

Wie wir wissen, war dem nicht so, denn mit diesem Anstieg der Startrate von 1957 bis 1967 ging auch ein Anstieg des Budgets einher. Das militärische Budget ist naturgemäß nicht bekannt (und auf das Militär entfeilend damals, wie heute, die meisten US-Starts), doch das NASA Budget klettere von 89 Millionen Dollar 1958 auf 5923 Millionen im Jahr 1967. Der Anteil am Gesamthaushalt der USA stieg von 0,12 auf 5,55 % - also um das 50-fache. Das dies nicht einfach so weiter gehen konnte war klar, sonst würde man in 10 Jahren alle Steuereinnahmen der USA nur noch für die NASA ausgeben. Schon 1967 sank das NASA-Budget. Der Trend hat angehalten. Das NASA-Budget von 2017 nimmt nur noch 0,55 % des Gesamtbudgets ein. Das ist das grundsätzliche Problem mit Prognosen – sie basieren meist auf einer linearen Fortschreibung des Trends.

Ich habe aber auch die Parallelen zu heute gesehen. Wir haben ja heute wieder eine solche Euphorie. Es gibt allerdings nicht die Euphorie, sondern es gibt verschiedene Teilgebiete. Das eine ist der rapide expandierende Markt von Klein- und Kleinstsatelliten. Die Startzahlen nehmen seit Jahren zu, inzwischen sind es so viele Satelliten, das Betreiber ganzer Flotten sich nicht mehr auf Startgelegenheiten als Sekundärnutzlasten verlassen, sondern eigene Starts buchen. Eine PSLV hat dieses Jahr schon 104 Satelliten bei einem Start transportiert, ein weiterer Start mit 31 Satelliten steht an. Das hat schon zur Entwicklung neuer Trägerraketen geführt.

Das zweite und noch größer dimensionierte Unternehmen sind erdnahe Kommunikationssatelliten. So was gibt es mit Globalstar und Iridium ja schon. Nur haben beide Unternehmen nicht die hohen Gewinne eingefahren die erhofft wurden. Iridium konnte nur durch Eingriff des US-Militärs vor der Insolvenz gerettet werden. Die neuen Konstellationen basieren nun auch noch mehr Satelliten, Iridium hat 77 Satelliten OneWeb wird die erste Phase mit 720 bestreiten, plant aber eine Erweiterung auf bis zu 2.000 Stück. Andere Konstellationen, die aber bisher noch nicht so weit in der Umsetzung sind, gehen von noch mehr Satelliten aus.

Das Dritte ist die von einer Firma geschürte Erwartung, dass die Transportpreise um den Faktor 100 sinken könnten. Bedenkt man was man sich von der Reduktion durch das Space Shuttle nur um den Faktor 10 sich erhoffte, so kann man ermessen, was dann für Erwartungen geschürt werden. Diese gehen bis zur Kolonisation des Mars – bisher war schon eine Marsexpedition den US-Präsidenten zu teuer.

Meine Einstellung dazu: Abwarten und Kaffee trinken. Die Beobachtung, die ich über Jahrzehnte gemacht habe, ist, die das es wenig Sinn macht Dinge zu prognostizieren, weil es immer anders kommt als gedacht. Die grundlegende Fortschreibung des Trends hat sich oft genug als falsch erwiesen. Für das Space Shuttle waren mal geplant:

Das Letztere war schon damals eine dumme Idee. Die Abschirmung für einen Fehlstart hätte die Nutzlast stark abgesenkt und es wäre schon damals einfach gewesen, ihn irgendwo in einem sicheren Langzeitdepot unterzubringen.

Die Energiefarmen sind auch so eine Sache. Sicher im Weltall ist die Sonneneinstrahlung höher und auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn auch dauernd verfügbar. Doch ob dies die höheren Kosten für den Transport und die alltaugliche Technik aufwiegt (man wird ja nicht die gleichen Paneele wie auf der Erde nehmen sondern selbst bei kleineren Transportkosten besonders leichtgewichtige, die dann auch teurer sind).

Was gekommen ist, ist die Kommunikation über ein armbanduhrgroßes Gerät. Wir nennen es heute Handy. Nur eben über viele irdische Empfangsmasten. Hier bin ich mir nicht mal sicher, ob ein Satellit nicht billiger gewesen wäre. Die Masten sind ja dicht gepackt, so <1 km Abstand zwischen zwei Masten und da braucht man alleine in Deutschland rund 400.000 Stück. Wenn jeder 100.000 Euro kostet dann sind das 40 Milliarden Euro Investitionskosten, dafür bekommt man schon ein ziemlich großes Satellitensystem. Auch als Satellitensystem ist so was entstanden, das Iridium/Globalstar-Netz nur eben nicht mit einem Satelliten im GEO, sondern vielen kleinen im Leo.

Man sieht – das lineare Weiterrechnen bringt selten ein richtiges Zukunftsbild. Einfach weil etwas passiert was die Annahme obsolet macht. Mir fällt da auch spontan ein Kinderbuch aus den frühen Siebziger Jahren über die Zukunft im Jahr 2000 ein. Da gab es fliegende Autos, Autobahnen auf Stelzen und übereinander, Haushaltsroboter und alle möglichen automatischen elektrischen Haushaltsgeräte. Aber kein Wort davon, das heute in jedem Haus ein Computer steht. Man hat einfach den Fortschritt und die steigende Verbreitung von Autos und Haushaltsgeräten die seit dem zweiten Weltkrieg enorm zulegte, weiter gerechnet. Computer waren damals aber immer noch große und teure Rechenmonster. Also fehlten sie in der Prognose.

Nun ja ganz unrecht hat das Buch nicht. Es gibt tatsächlich unzählige elektrische Haushaltsgeräte vor allem in der Küche – Sandwhichmaker, Waffeleisen, Eismaschine, Smoothie-Maker, Eierkocher um nur mal einige zu nennen die ich für völlig unnütz halte. Gerade der Nutzen viel wohl bei der Betrachtung der Zukunft wegefallen. Natürlich gibt es elektrische Geräte, die nützlich sind. Der Nutzen ist definiert als ersparter Zeitaufwand x Einsatzfrequenz / Kosten (Leitenbergsches Kosten-Nutzen-Gesetz). Eine Waschmaschine wird mehrmals in der Woche genutzt und erspart einen ganzen Waschtag, so lange brauchte man früher um die Wäsche zu waschen. Ein Waffeleisen braucht man einmal alle paar Wochen und es spart einem nur wenig Zeit – den Weg zum nächsten Bäcker.

Aber zurück zu den Zukunftsprognosen. Meine Vorstellung: Wenn wir heute etwas prognostizieren, was in naher Zukunft Routine ist, dann ist es schon heute möglich, aber eben sehr teuer, sodass es nur begrenzt eingesetzt wird. Ein praktisches Beispiel: Weltraumfernerkundung. Das war teuer, trotzdem gab das Militär enorm viel Geld für Satelliten aus, die den Gegner überwachten, sowohl in den USA wie der UdSSR. Hier gab es einen Nutzen in Form von Erkenntnis, die man wohl damals nicht mit einem Preisschild versah.

Die zivile Raumfahrt setzte Die Fernerkundung erst 1972 mit Landsat um – ohne die erschöpfliche Ressource Film und daher in Kosten pro Bild überlegen, allerdings auch mit einer groben Auflösung von 30 bis 80 m/Pixel. In den Achtzigern erlaubten CCD-Detektoren als neuem Detektortyp, dass auch die zweitrangigen Weltraumnationen Fernerkundung mit Satelliten einsetzten. Spot-1 wurde von Frankreich gestartet. Die Auflösung stieg nun auf 10-20 m/Pixel. Um die Jahrtausendwende erlaubten es neue CCD-Sensoren die Auflösung weiter zu steigern (vorher begrenzt durch die Bewegungsunschärfe, sofern man nicht, wie beim Militär eine Kompensation nutzte) und seitdem gibt es eine Flut von kommerziellen, also nicht staatlich vorfinanzierten, Aufklärungssatelliten die mittlerweile 0,25 m/Pixel erreicht haben. Vor allem aber waren diese Satelliten erst möglich, weil die Computertechnik sich enorm weiterentwickelt hatte und es auch Halbleiterspeicher gab, die große Datenmengen speichern konnten. Vorher wurde auf Band gespeichert oder direkt über Satelliten im GEO übertragen, was weitere Kosten generierte. Magnetband hatte lange Zugriffszeiten, die Datenübertragungsrate war vergleichsweise klein und als mechanisches System verschliss es. Heute gibt es unzählige Erdbeobachtungssatelliten, die kleinsten haben nur Cubesatgröße. Das alles geschah, ohne ein neues Transportsystem mit geringen Kosten geschaffen wurde, es gab Fortschritte auf anderen Gebieten die de heutigen Satelliten ermöglichten. Aber das System hat sich seit Landsat kaum geändert. Auch die Rolle des Menschen ist geschrumpft. Ohne ihn waren die Visionen gar nicht umsetzbar, alles musste im Weltall gewartet und zusammengebaut werden. Heute ist es preiswerter einen Satelliten nachzubauen als ihn warten zu lassen.

Zurück zu Wernher von Braun. Ich bin mir nicht sicher, ob er mit den 1000 Dollar nicht den Preis pro Pfund meinte, die in den USA übliche Einheit, denn selbst die billigsten Trägerraketen waren doppelt so teuer wie die Ziffer und auch das Space Shuttle lag in der Ersten, voll wiederverwendbare Version bei rund 200 $/US-Pfund. Nimmt man diese Ziffer und berücksichtigt man den Wertverlust seitdem, so entspricht dies je nach Maßstab 719 bis 2199 $/US-Pfund. Übertragen auf die 22,2 t Nutzlast billigste US-Trägerrakete, Falcon 9, sind das 35 bis 107 Millionen $ in heutigem Wert, also eine Summe, die erreicht wird. Das heißt, alle diese Prognosen wären heute ohne neues Gefährt umsetzbar!

Leider gibt es aber weder die Fabrik im Weltall noch die anderen Prognosen des Buchs heute. Was lehrt uns auf die heutigen Prognosen? Meiner Ansicht nach – wie oben erläutert – wird alles, was in näherer Zukunft erreichbar ist, heute schon da sein, nur eben zu teuer. Eine Prognose über die nähere Zukunft hinaus ist zu riskant. So glaube ich das der Welktraumtourismus zunehmen wird. Den gibt es schon heute, aber ein Sitzplatz ist recht teuer. Interessanterweise werden niedrige Startkosten daran auch nichts ändern. Denn heute fliegen die Touristen an Bord von Sojuskapseln mit, müssen aber weder diese finanzieren noch die ISS. Wenn sie eine Raumstation finanzieren müssen, sinken die Einsparungen. Doch mit der Wiederverwendung der Kapsel denke ich kann man die Kosten senken. Doch trotzdem wird ein Ticket einen zweistelligen Millionenbetrag kosten. Würde man in naher Zukunft oder auch mittlerer Zukunft den Mars kolonisieren können, dann wäre das für eine Weltraumagentur mit viel höherem Budget heute schon möglich. Eine bemannte Marslandung wird seit 40 Jahren aber immer konstant 15 Jahre in die Zukunft projiziert. Nach von Brauns Plänen sind wir schon zwischen 1982 und 1986 auf dem Mars gelandet ...

Zum Schluss noch ein weiterer Punkt wie man irren kann, und zwar indem man von seiner eigenen Kenntnis ausgeht. Wernher von Braun hat eines richtig prognostiziert – dass Kommunikationssatelliten bedeutend werden würden. Damals war das größte Exemplar Intelsat II mit zwei TV-Transpondern oder der Fähigkeit alternativ etwa 2000 Telefongespräche zu übertragen. Allerdings nehme ich an, ist Wernher von Braun im privaten Umfeld dann wohl auch in der Gesellschaft von Menschen höherer Bildung umgeben gewesen, bei der Arbeit sowieso. Er prognostizierte, das man mit den vielen TV-Programmen den Analphabetismus auf der ganzen Welt in 10 Jahren beseitigen wird können. Was haben wir heute? Tausende von Kanälen, aber wie schon 1992 (bei weniger Kanälen) Bruce Springsteen sagte: „57 Channels and nothing on“.

https://www.youtube.com/watch?v=YAlDbP4tdqc

26.6.2017: MASSA

Trump fordert ja nicht nur die Aufrüstung der anderen NATO-Partner -. das ominöse 2% des BIP-Ziel, er hat seit seinem Amtsantritt auch jede Menge neue Rüstungsprojekte angestoßen. Derzeit wird das gerade im Kongress debattiert. Besonders hoch, um 20% wurde das geheime Budget der USAF für „Space Operations“ erhöht.

Das könnte auch geheim bleiben, doch wir kennen doch unseren Donald. Er kann nichts für sich behalten und nun machen schon Gerüchte die Runde was er denn nun am Dienstagabend ankündigen will. Eines der Gerüchte will ich aufgreifen, es ist eine Neuauflage einer alten Idee – des Schutzschildes im Weltraum. Die USA haben seit Jahrzehnten an solchen Systemen geforscht. Einmal war eines sogar fast einsatzbereit. Doch Farmer fürchteten um eine radioaktive Belastung des Bodens (die Nike/Zeus & Spartan Raketen hatten nur eine kurze Reichweite) und setzten vor Gericht einen Stationierungsstopp durch. Damit war klar, dass man die Raketen weit früher abfangen musste und ein System auf US-Boden auf Widerstand stoßen würde. So geschah erst mal ein Jahrzehnt lang nichts, bis am 23.3.1983 Präsident Reagan SDI ein System ankündigte, das nun vor allem auf Weltraumwaffen basierte. Sie sollten eine Rakete schon in der Aufstiegsphase zerstören. SDI galt von Anfang an als mit der damaligen Technologie schwer umsetzbar, doch für eine Vision, so Reagan, braucht man auch Zeit. 1993 wurde die SDI-Organisation umbenannt und das Ziel von Abwehr aller Angriffswaffen auf Abwehr einiger Raketen von kleineren Nationen (nicht Russland) heruntergestuft und 2008 unter Bush nochmals umbenannt. Das Ziel ist aber geblieben. SDI kostete von 1983 bis 1993 insgesamt 30 Milliarden Dollar, ohne das es zu einem einsatzfähigen System kam (ursprüngliche Schätzung für das Gesamtsystem 41 bis 53 Milliarden Dollar über eine Dekade). Erprobt wurden vor allem Sensortechniken, die heute in militärischen Satelliten aber auch Waffensystemen zum Einsatz kommen. Ganz umsonst waren die Ausgaben also nicht. Es gab einen Delta Start (Delta 183) mit einem Sensortest ebenso Tests auf dem Space Shuttle und schließlich sogar zwei Raumsonden – Deep Space 1 und Clementine bei denen man die Sensoren anstatt an Projektilen bei Vorbeiflügen an Kometen und Asteroiden erproben wollte. Lunar Prospektor versagte aber beim Verlassen der Mondumlaufbahn und bei Deep Space 1 fiel das Experiment just beim Vorbeiflug aus.

Danach war es um den Weltraumpart still geworden, doch seit Jahrzehnten arbeiten die USA an einem boden- und schiffsgestützten Raketenabfangsystem für einzelne Raketen. Ein solches ist nun auch einsatzbereit und vor wenigen Wochen gab es einen weiteren Test für dieses Systems. Es kann aber nur einzelne Raketen abfangen und ist gegen „Schurkenstaaten“ wie Nordkorea gerichtet. Das sieht man auch durch die Stationierung der Abwehrraketen an der US-Westküste. Gegen Russland müssten sie auf der Nordgrenze zu Kanada stationiert werden da deren Raketen den Kurs über den Nordpol nehmen – den kürzesten Weg von den Abschussbasen im Norden Russlands.

Doch das Thema ist nicht vom Tisch. Die Bush-Administration gab nach dem Austritt aus dem ABm-Vertrag 2002 eine umfangreiche Überprüfung der Technologie in Auftrag. Das Ergebnis lag dann unter Obama vor: SDI, so kam man zum Schluss war nicht umsetzbar. Dafür war die Technologie in den Achtzigern einfach nicht soweit. Hüte (Stand 2009) wäre sie es. Es gäbe zum einen die Sensoren, die zuverlässig eine startende Rakete ausmachen könnten. Vor allem aber stände heute die Computerleistung zur Verarbeitung der vielen Sensordaten zur Verfügung. Es gäbe auch Ansätze, um mittels Multispektralanalyse Täuschkörper von echten Sprengköpfen zu unterscheiden. Damit würden die zeitlichen Anforderungen absinken, da man nun anstatt 2-3 Minuten rund 20 Minuten Zeit zur Abwwhr hätte, da man nicht die Rakete während der Startphase treffen muss.

Die Obama-Regierung gab dann noch eine weitergehende Untersuchung in Auftrag die die Architektur skizzieren sollte, doch als deren Ergebnisse vorlagen, entschloss man sich nur zur Umsetzung des bodengestützten Teils, des National Missle Defense (NMD), das allerdings schon von Bush angetriggert wurde. Die Ergebnisse der Studie, was den Weltraumteil betraf, wurden auf Eis gelegt.

Von Donald Trump, der America wieder groß machen will erhoffte man sich eine Wiederaufnahme des Projektes. Doch danach sah erst nicht aus. Zwar bekam das Militär erheblich mehr Geld und Trump fordert ja auch von den anderen NATO-Staaten eine Aufrüstung, doch für die Abwehr einzelner ICBM ist das NMD vollkommen ausreichend. Die seit einigen Wochen sich rapide verschlechternden Beziehungen zu Russland haben wohl bei Trump zu einem Stimmungswechsel geführt. Fand er vorher Putin toll und bewunderte ihn sogar, (mal abgesehen davon das Er nichts dagegen hatte das seine Meinungswerte durch gezielte russische Fake-.News beeinflusst wurden) so scheint er nun kritischer gegen Russland zu sein. Es gibt Stimmen, die meinen das die Ankündigung am Dienstagabend die Wiederaufnahme der Forschung an dem weltraumgestützten Abwehrsystem ist. Dieses ist nötig, um sehr viele Raketen abzufangen. Würde man dies mit den landgestützten Raketensystemen auf US-Boden machen, so bräuchte man enorm vieler dieser Systeme, die sich zudem über eine enorm lange Grenze zu Kanada hinziehen würden. (Es gäbe noch die Möglichkeit die Systeme näher an Russland heranzuführen, so war einmal geplant das System auch in Polen und Tschechien zu stationieren, doch davon ist man wieder abgekommen, um Russland nicht zu provozieren, vielleicht kommt das aber wieder auf die Tagesordnung).

Wenig weiß man über das weltraumgestützte System. Ein wesentlicher Unterschied zu SDI soll sein, das man nicht mehr von einer Unzahl von Stationen in niedrigen Orbits ausgeht. Diese waren wegen des geplanten Einsatz von Partikelkanonen oder kinetischen Geschossen notwendig, da die Ersteren durch das Magnetfeld der Erde aufgefächert werden und die Letzten sehr langsam fliegen. Dadurch brauchte man aber eine Unzahl von Stationen, von denen nur ein kleiner Teil bei einem Angriff aktiv sein würde. Das neue System beruht nur noch auf Diodenlasern, die in großen Stationen im geostationären Orbit stationiert werden. Eine Kette von Stationen ziehen sich nach den Planungen in einem Bereich 20 Grad vor der Westküste bis 10 Grad vor der Ostküste hin. Laserdioden haben seit SDI große Fortschritte gemacht. Sie haben heute einen hohen Wirkungsgrad von 25 bis 50%, man kann sie inzwischen durch Bündeln der Dioden schon auf dem Halbleitermaterial hochskalieren bis auf mehrere Kilowatt Leistung. Das reicht schon in Fabriken aus, um damit Metall zu durchschneiden, wahrscheinlich auch um Raketen zu zerstören. Ich vermute aber viel wichtiger dürften die Fortschritte in der Optik sein. Zu SDI Zeiten verwendete man zum Bündeln vomn Lasern monolithische Spiegel, das Hubble Weltraumteleskop als Beispiel dieser Technologie wiegt 11,4 t mit einem Spiegel von 2,4 m Durchmesser. Das James Webb Weltraumteleskop wird nur 6 t wiegen aber einen 6,5 m großen Spiegel aus vielen hexagonalen Einzelspiegeln haben. Computer verformen diese gezielt und so ergeben sie eine gemeinsame beugungsbegrenzte Oberfläche. SDI setzte beim MIRACL Laser (Gaslaser nicht Diodenlaser mit geringerem Wirkungsgrad) ein 1,8-m-Teleskop ein, heute würde man bei segmentierter Optik bei gleichem Gewicht eine 5 m Optik einsetzen können oder viel Gewicht einsparen.

Damit konnte man auch die auch bei Laserstrahlen gegebene Auffächerung durch eine größere Optik zur Bündelung ausgleichen und von den erdnahen Bahnen in den geostationären Orbit ausweichen. So kommt man wahrscheinlich mit wesentlich weniger Stationen aus. Für SDI waren Hunderte vorgesehen. Vor allem aber gibt es heute die Sensortechnik, die zum einen hochauflösend genug ist (räumlich) wie auch spektral. Auch hier: alles ist geheim, so muss man zivile Vergleiche anführen. Zu SDI Zeiten war der leistungsfähigste zivile Erderkundungssatellit SPOT mit einer Auflösung von 10 m. Etwa gleich schwer, aber mit 0,35 m Auflösung ist heute der leistungsfähigste Satellit Wordview 3 mit 0,35 m Auflösung. Satelliten hatten damals maximal 12 Spektralkanäle, heute bis zu 320. Damit kann man schon heute verschiedene Mineralien unterscheiden und sicher wohl auch Attrappen von Sprengköpfen.

Knackpunkt dürfte aber die Computertechnik sein. Spot hatte eine so grobe Auflösung nicht, weil die Optik nicht mehr hergab (die Auflösung entspricht der Auflösung eines 360-mm-Objektivs an einer gängigen 18 MP APSC-C Spiegelreflexkamera), sondern, weil man größere Datenmengen nicht verarbeiten konnte. Gespeichert wurde damals auf Band, der Bordcomputer hatte einen Motorola 68000 Prozessor. Selbst wenn man nur "normale" RAD-gehärtete Computer nimmt, sind diese heute rund 5000-mal schneller. Wahrscheinlich, weil es eine vorgegebene Signalverarbeitungsaufgabe ist, wird man aber die Sensordaten durch spezielle Schaltungen wie ASIC oder etwas flexibler FPGA ausführen. Gerade FPGA erlauben es ja wenn man die Software verbessert hat diese als Schaltung nachzuprogrammieren, etwas was zu SDI-Zeiten unmöglich war.

Völlig offen ist auch die Stromversorgung der Laser. Auch wenn ihr Wirkungsgrad groß ist, werden sie einen Leistungsbedarf in der Größenordnung von einigen 100 kW bis 1 MW oder mehr haben, das allerdings maximal über die Flugdauer einer ICBM, also typisch 20 Minuten. In Foren wird schon spekuliert, wie man die Leistung aufbringen könnte. Die meisten denken an leistungsfähige Lithiumbatterien, Solararrays müssten enorm groß sein, wenn sie die Leistung aufbringen müssten. Ich selbst favorisiere Brennstoffzellen die gibt es in der Leistungsklasse schon, sie wurden schon oft in der bemannten Raumfahrt eingesetzt und die Energiedichte ist, selbst wenn man schwere Druckgastanks für den Wasserstoff und Sauerstoff rechnet, viel höher als bei Batterien zudem kann man mit dem erzeugten Wasser auch den Laser kühlen. Das sie Ressource endlich ist dürfte bei dem System keine Rolle spielen. Der Energiegehalt von Wasser/Sauerstoff beträgt immerhin 14,9 MJ/kg. Ein Argument, das für Batterien spricht ist, das man so die Stationen auch für die Bekämpfung anderer Zeile einsetzen kann wie Fahrzeuge oder Flugzeuge, sofern der Himmel nicht bewölkt ist. Das wäre für das Militär sicher verlockend – eine Waffe, die keine Spuren hinterlässt, nicht auf dem Radar zu sehen ist von der es keine Trümmer gibt und eine Station hat nahezu die halbe Erdkugel im Visir. Gut möglich das die Stationen daher beides haben.

Trotzdem werden diese Stationen groß und schwer sein. So stellt sich die Frage wie diese wohl ins All kommen sollen. Für SDI schlug man damals eine unbemannte Shuttle-Variante vor den Shuttle-Carrier. Er wurde zwar untersucht aber nie gebaut. Andere Ideen waren Schwerlastraketen, die die USAF auch bevorzugte. Heute ist die Lage wie man die Nutzlast ins All bekommt, heute bedeutend besser. Mit der SLS und Falcon heavy gibt es bald zwei Träger mit 70 bzw. 100 t LEO Nutzlast, was immerhin noch 12 bis 23 t GEO-Nutzlast sind. Mit der New Glenn kommt bald eine dritte Rakete dazu und eine noch größere ist von Blue Origin angekündigt. So machen vor allem die Falcon 9 und New Glenn auch endlich Sinn, denn für kommerzielle Satellitentransporte sind sie schlichtweg zu groß. Wer weiß, vielleicht spekulierten beide Firmen, dass ein solches System kommen würde. Die SLS ist zwar eine NASA-Rakete, aber es wäre nicht das erste Mal, das ein zivil entwickeltes System militärisch genutzt wird. Auch beim Space Shuttle war dem so. Zudem wurde sie vom Senat genehmigt (manche kürzen auch Senate Launch System als SLS ab) und in dem haben die Republikaner die absolute Mehrheit, sie können genauso wie sie die NASA verdonnert haben die SLS zu entwickeln auch verordnen sie für das Weltraumsystem zu verwenden.

Am meisten spekuliert wird im Netz aber derzeit, wie das neue System wohl heißen wird. Die Mehrheit glaubt nicht an eine sachliche Abkürzung wie SDI für Strategic Defense Initiative oder NMD für National Missle Defense. Die meisten erwarten ein Wort, in dem irgendwo „Trump“ vorkommt, oder zu mindest „America“. Am häufigsten wird der „Trump Missle shield“ genannt. Die häufigste Abkürzung ist „Integrated Defense System IDS“ - SDI verkehrt herum buchstabiert. Mir persönlich gefällt am besten MASSA – Make America Secure and Safe Again. Am Dienstagabend wissen wir mehr.

Ich glaube allerdings nicht daran, dass dieser Shield kommt, zum einen habe ich bei Trump noch nicht viel davon bemerkt, dass er technikaffin ist – er kann angeblich keinen Computer bedienen und in der heißen Wahlphase hat man ihm seinen Twitteraccount gesperrt und er konnte das Selbst nicht aufheben. Ich schätze ihn geradlinig und konventionell ein, wenn dann dürfte er wohl eher mehr für konventionelle Rüstung ausgeben. Vor allem aber glaube ich nicht das Trump nun plötzlich seine Meinung zu Russland so fundamental geändert hat und ein solches System würde direkt Russland bedrohen (das allerdings derzeit auch massiv nuklear aufrüstet) und damit provozieren. Wahrscheinlich wird die Ankündigung am Dienstagabend was anderes betreffen wie sein Einwanderungsgesetz, das ja auch vor Gericht ist oder das man nun endlich beginnt, die Mauer zu Mexiko zu bauen.

27.7.2017: Liebe FIFA

Derzeit läuft der König-Fahd-Pokal, Entschuldigung, ihr bevorzugt ja die Bezeichnung FIFA Confederations Cup). Da möchte ich euch doch noch einige Tipps zur weiteren Vermarktung der Spiele geben. Schlussendlich kommt so mehr Geld in die Kasse, in die der Mannschaften, der nationalen Verbände und natürlich auch in die der FIFA. Von den Zulagen die man für die Vergabe der Austragungsorte noch kassieren kann, gar nicht erst zu reden.

Der Confed-Cup zeigt ja schon die Richtung die es einzuschlagen gibt: neue Turniere müssen her. Wenn juckt es schon das es eine Weltmeisterschaft gibt? Lassen wir doch einfach mal den Europameister, Weltmeister und die Führenden der Kontinentalverbände gegeneinander antreten und nennen es Confed-Cup. Schwupps schon hat man ein neues Turnier, das man der Öffentlichkeit auch als Vorbereitung auf die Weltmeisterschaft verkaufen kann. So was ähnliches hat die UEFA schon mit dem UEFA Super Cup gemacht in dem man einfach die Sieger der Europaleague und Championsleague gegeneinander antreten lies – leider nur ein Spiel, das Konzept ist also ausbaufähig.

Wenn es schon einen Confed Cup der nationalen Verbände gibt und dann diesmal Nationen dabei sind wie Kamerun – trotz des Titels Afrikaweltmeister nur auf Platz 65 der Weltrangliste, dann wäre es doch naheliegend noch einen Cup zu initiieren, beim dem wirklich die besten Mannschaften antreten, z. B. die ersten 16 der Weltrangliste. Das ergibt dann auch mehr Spiele als bei nur acht Teilnehmern. Ich würde es Champions-Cup nennen.

Auch andere Konzepte sind ausbaufähig. So gibt es eine U21-Europameisterschaft, aber keine U21-Weltmeisterschaft. Außerdem sollte man die Jugend frühzeitig mit dem kommerziellen Charakter des Sports vertraut machen und so wäre auch noch eine U16 Mannschaft mit entsprechenden internationalen Wettbewerben zu begrüßen. Und für alle Fußballspieler, die noch fit sind, aber es nicht mehr in die Nationalmannschaft schaffen dann als Konsequenz auch die Ü30 Nationalmannschaft, natürlich auch mit den entsprechenden Wettbewerben. Das heißt auch: jeden Sommer mindestens eine Weltmeisterschaft und Europameisterschaft. Die Pause im Sommer wird als Spielzeit knapp, aber man kann ja auf die Winterpause ausweichen, man muss nur die Spielorte klimatisch günstig legen, z. B. in arabische Staaten oder auf die Südhalbkugel wo es dann Sommer ist. Bei Europameisterschaften dann vor allem in Südeuropa wie Spanien, Italien oder Griechenland. Gerade letztere könnten mehr Tourismus gut brauchen. Die Südhalbkugel wird sowieso bei der Vergabe der WM bisher stark benachteiligt. Auch für die Veranstalter der „normalen“ WM hätte das Vorteile: Man könnte die anderen WM (U16, U22, Ü30, Champions-Cup, Confed Cup...) dann die nächsten Jahre in den schon erbauten Stadien abhalten und diese wären nicht nur für eine Veranstaltung gebaut und modernisiert worden, es würde sich also besser rechnen. Auch hätten so viel mehr Länder eine Chance eine Weltmeisterschaft oder Europameisterschaft auszurichten und damit würdet ihr den Sport fördern, vor allem wenn ihr drauf Wert legt, das die Vergabe nicht daran geht wer am meisten Geld hat – ja war nur ein Scherz, klar, wer zahlt und schmiert, der bekommt die Spiele und wenn die Fußballer dann in leeren Stadien ohne Frauen bei 45° im Schatten spielen, wenn juckst, wenn das Bankkonto stimmt?

Der Fußball ist zum einen reinen Kommerz geworden, das ist bedauerlich aber wohl nicht mehr zurück drehbar. Wenn Fußballclubs schon Oligarchen gehören oder Aktiengesellschaften sind, dann steckt darin so viel Geld das selbst Beschränkungen von Transfersummen oder Gehältern nichts nützen würden, weil ein russischer Oligarch sich einen Scheissdreck drum scheren würde und Aktionäre wollen Rendite sehen. Der Trend geht zur Aktiengesellschaft: der VfB hat das bei der letzten Versammlung beschlossen. Die Profis werden ausgegleidert und eine AG gegründet.

Die hohen Summen haben inzwischen dazu geführt, das Spanien, bei dem man die Abgaben für die Allgemeinheit erhöht, eine Sonderreglung für Fußballer einführte. Ronaldo scheint das nicht gereicht zu haben. Von den 75 Millionen die er für seine Bildrechte bekam hat er 63,5 Millionen nicht versteuert – nun ist er wegen 15,6 Millionen Euro Steuerhinterziehung dran – das entspricht einem Steuersatz von 23,4%, darüber würde ich mich freuen, ich zahle mehr Steuern, zumindest gemessen am Einkommen. Ja so ist es wenn man Fußballer ist – riesige einnahmen, wenig Steuern. Schade wenn man trotzdem den Hals nicht voll bekommen kann.

Das Geld kommt aber nur oben an, nicht mal in der ganzen Bundesliga, sondern nur bei den Spitzenclubs die in der Europaleague / Championsleague spielen, was bei uns ja auch die Bundesliga relativ langweilig macht weil diese Clubs dann allen anderen die guten Spieler weg kaufen, und wenn sie nur auf der Bank sitzen – sie spielen dann eben nicht beim Gegner. Bayer München hat 2016/17 148 Millionen Euro für Bildrechte kassiert – davon alleine 88 Millionen für die wenigen Spiele in den europäischen Wettbewerben. Die Einnahmen durch die Bundesliga-Rechte laufen dann schon nebenher. Fans braucht die Mannschaft eigentlich nicht mehr – bei geschätzten 25 Heimspielen (inklusive Pokalspielen) müsste jedes Spiel 6 Millionen einbringen um den gleichen Gewinn abzuwerten, das wären dann bei 60.000 Besuchern Eintrittspreise um 100 Euro. Ich glaube nicht das die Tickets so teuer sind. Auch von staatlicher Seite uns wird der Gewinn maximiert. Baden-Württemberg gibt im Jahr 9 Millionen Euro für zusätzliche Polizeikräfte aus, die die Veranstaltung der ersten und zweiten Liga absichern. Die Vereine werden nicht zur Kasse gebeten. Der Justizminister verteidigte diese Ausgaben mit den Worten, das wäre die staatliche Pflicht da diese öffentliche Veranstaltungen wären, ja aber kommerzielle und dann sollte der Betreiber der Veranstaltung auch die Kosten tragen.

Zurück zum Thema. Warum sollen nur die Vereine profitieren die es in die Europaleague schaffen? Das naheliegendste wäre es von dem vielen Geld das dort umgesetzt wird nur zwei Drittel an die Teilnehmer und ein Drittel an die Vereine auszuschütten die es nicht geschafft haben. Das würde auch dazu führen, dass die Vereine finanziell und damit auch spielerisch wieder näher aneinandnerrücken. Aber das wäre ja unsportlich, geradezu kommunistisch. Das geht sicher nicht. Also machen wir das zweitbeste draus und schaffen eine Reihe von weiteren Ligen – Europaligen für die zweite und dritte Liga. Als Namen schlage ich „Professionell League“ und „Underdog-League“ vor. Mit dem gleichen System, dann kommt auch in den Ligen etwas Geld an, wer weiß, vielleicht wollen dann in einigen Jahren die Mannschaften lieber absteigen anstatt in der ersten Bundesliga im letzten Drittel zu bleiben?

Auch solltet ihr die armen Fernsehsender besser berücksichtigen. Wenn Sky so viel für die Rechte bezahlt, dann sollte der Sender auch die Möglichkeit haben, die Spiele alle auszustrahlen. Solange aber fast alle Spiele zeitgleich an einem Tag laufen, geht das nicht. Also mein Vorschlag: Bundesliga an Freitag-Sonntag jeden Tag drei Spiele jeweils 2 Stunden auseinander: Beginn 13, 15 17 Uhr und das Sky-Abo lohnt sich und der Nachmittag ist gerettet. Zweite Liga dann Montags-Dienstags, hier mehr auf die Abendzeit gelegt und dritte Liga Mittwochs und Donnerstags, ebenfalls mehr auf den Abend gelegt und schon hat man die Spiele gut verteilt und kann alle ansehen und nicht nur eines von fünf bis sieben zeitgleich stattfindenden. Klar, für die Fans die das Spiel life sehen wollen, ist das ein bisschen schlecht, aber wer braucht die noch? 1159 Millionen Euro pro Jahr kosten die Bundesliga-Fernsehrechte, davon landen nur 168 Millionen in der zweiten Liga. Jeder (erste) Bundesligaverein erlöst also 64,4 Millionen Euro oder 1,9 Millionen pro Spiel, da müsste man bei 50.000 Zuschauern schon 40 Euro pro Platz an Gewinn einfahren (nicht Umsatz!) um nur die Bildrechte zu kompensieren. Bei den hohen Einnahmen kann man auch die Fans umsonst reinlassen, sie sind für den Zeitraum ab 20917/18 ja um 84,5% gestiegen oder wie Bayern Münchens Vorstandschef Karl-Heinz Rummenigge sagte: „Das ist ein ausgezeichnetes, ich würde schon sagen überragendes Ergebnis“.

Solange es genügend Idioten gibt, die dafür bezahlen, das die am Fernseher den Herumschubsen eines Balls zusehen zu können, anstatt selbst Sport zu betreiben, wird sich ja am Kommerzcharakter nichts ändern. Allerdings denke ich, solltet ihr dann auch ein bisschen für die Folgen aufkommen. So für die oben skizzierten Kosten für die Polizei – klar im Stadium habt ihr eure Security, aber die Polizei ist ja schon aktiv vor dem Stadium um Fans zu trennen und zu begleiten. Dann wären da die Kosten durch Vandalismus in Zügen und Bahnhöfen eurer „Fans“ und und und ... Aber das sind nur Peannuts vergleichen mit den Umsätzen.

Video passend zum Thema:

Es lebe der Sport ...

30.6.2017: Die Saturn V und der Sieg der Betriebswirte

Der Link von Kartoffel über die Doku Fight for Space hat mich mal inspiriert, auf Youtube zu stöbern. Der Trailer sieht interessant aus, aber sonst habe ich auch nur Ausschnitte gefunden, keine komplette Doku. Doch ich kam bald auf andere Videos, die rechts erschienen. Ich schaue normalerweise keine Videos an, sie brauchen zu viel Zeit für zu wenig Information, aber ich schaue mir immer wieder gerne die Starts der Saturn V an. Die wurden von unzähligen Kameras aufgenommen und heute nachgeschärft, sind sie noch beeindruckender. Es gibt so schöne Momente in den Aufnahmen, jenseits von meinen Lieblingen, den Aufnahmen der Abtrennung der S-IB. Beeindruckend ist auch, wie die Versorgungsarme erst zurückschwenken, kurz bevor die Rakete abheben und ich meine erst kurz vorher, denn die Aufnahmen sind in Zeitlupe. Ariane 4, die ich als Vergleich oft genug beobachtet habe, zieht die letzten Versorgungsarme schon einige Sekunden vor em Abheben zurück. Das gibt dem Start auch seine eigene Dramatik.

Zwei Punkte kamen in dem Trailer. Der eine: Man hat eine Rakete, die Saturn v, leistungsfähiger als das Shuttle, leistungsfähiger als die SLS und sie funktionierte. Dann startet man nicht mal die bestellten Exemplare (drei Apollomissionen wurden gestrichen und selbst das Backup von Skylab das man zweimal besuchen könnte für moderate Kosten von 222 bis 290 Millionen Dollar) blieb am Boden. Oder wie es der Mann im Trailer sagte „Are you people nuts?“. Ja heute regieren die Verrückten die Welt.

In dem Artikel kam auch zur Sprache, dass es damals ein Programm gab, Wissenschaft aufzuwerten. Kurse in Naturwissenschaften, die ursprünglich nicht so wichtig waren wurden, höher gestuft, es wurde allgemein mehr angeboten und das in allen Ebenen auch in den Hochschulen. Das Programm hängt zwar mit Apollo zusammen, jedoch indirekt. Es war ein Programm, mit dem man auf einen angeblichen Rückstand in der Technologiefähigkeit reagieren wollte, denn man in den raschen Erfolgen der Sowjets im Weltraum nach dem Start von Sputnik sah. Das klappte auch, es wurde die Zahl der Absolventen von Naturwissenschaften aber auch technischen Fächern in den Sechziger Jahren verdoppelt. Auf das Programm wurde eine Reihe von Dingen zurückgeführt, denn auch die Forschung jenseits des Raumfahrtprogrammes wurde gefördert. Das Internet entstand aus einem der Forschungsvorhaben (die allerdings meist mit Militär zu tun hatten). Andere meinen die rapide Entwicklung der Halbleiterindustrie in den Sechziger Jahren, die schließlich Anfang der Siebziger Jahre zum Mikrocomputer führte, wäre auch durch diese Schwemme an Wissenschaftlern und Ingenieuren möglich gewesen. Ich bin etwas vorsichtiger, aber ich teile die Auffassung, das die technologische Fähigkeit, aber auch die Innovation und das Nationaleinkommen davon abhängen, wie viele Menschen in einem Land forschen und entwickeln, wie viele Ingenieure es gibt und wie viel Mittel die zur Verfügung haben. Heute haben wir übrigens wieder so eine Debatte, man muss nur mal das Stichwort „Digitalisierung der Schulen“ oder „100 MBit für alle“ bei Google eingeben. Heute sieht man das Heil der Volkswirtschaft daran dass jeder schnelle Internetverbindungen hat und die digitale Welt in der Schule gelehrt wird. Ich teile das nicht. Wichtig für die Bildung ist nicht die Geschwindigkeit der Verbindung – die braucht man für Videos, aber nicht Bücher mit denen man sich viel schneller Inhalte aneignen, man liest schneller als man sieht, man kann Inhalte überfliegen und nicht zuletzt ist die Informationsdichte viel größer (es ist erschreckend wenn man mal ein TV-Skript also das, was gesagt wurde, von einer Dokumentation durchliest – das ist extrem wenig Text). Vor allem glaube ich wird in den Schulen dann nicht tieferes Wissen vermittelt, sondern eher wie man eine Suchmaschine bedient.

Aber zurück zum Thema. Ja die Saturn V war außergewöhnlich. Man sieht dies schon daran, dass alle Flüge klappten. Das war bei dem damaligen Stand der Technik eine große Leistung und selbst heute gibt es Träger, die bei den ersten 13 Flügen einige Fehlstarts haben, so Delta 3, Zenit, H-II, GSLV, Ariane 1-5. Die Saturn V war enorm robust. Das in zwei Dingen. Das eine war, das die technische Auslegung sehr konservativ war, also nicht das neueste und leistungsfähigste einsetzte. Man sieht dies an typischen Performanceparametern wie Voll-/Leermasseverhältnis oder spezifischen Impulsen. Sie hatte aber auch eine Robustheit in der Mission. So konnte kurz nach dem Start ein Triebwerk ausfallen, ohne das die Mission gefährdet war. Das passierte bei Apollo 13. Als dies bei einer Falcon 9 passierte, hatte die, obwohl mehr Triebwerke und dadurch kleinerer Einfluss, eine zu niedrige Bahn und die Sekundärnutzlast ohne eigenen Antrieb ging hops. Beim Start von Skylab löste sich der Stufenadapter nicht und die Saturn schleppte 4,5 t mehr Nutzlast in den Orbit – aber den richtigen Orbit. Kurzum: die Saturn V war ein robustes Arbeitspferd.

Machen wir einen Sprung zu heute. Eigentlich sollte man bei der SLS es besser hinbekommen. Man hat leistungsfähigere Antriebe, leichtere Legierungen. Doch die SLS soll bei fast gleicher Masse nur 70 t liften, keine 130. Was macht man falsch? Die SLS ist das Produkt, das rauskommt, wenn man eine Rakete nicht von Ingenieuren, sondern Betriebswirten konstruieren lässt. Denn das ist die Änderung zu damals. Damals gab es viele Ingenieure und Wissenschaftler heute gibt es viele Betriebswirte und wenige Ingenieure. Leute, die vielleicht Bilanzen lesen können, aber nichts konstruieren. Controlling hat schon Firmen ruiniert, indem kostenintensive Entwicklungsabteilungen zusammengestrichen wurden, um den kurzfristigen Profit zu erhöhen. Nur hat man dann langfristig keine neuen Produkte was meist das Aus für die Firma bedeutet. Kurzum, wenn Leute am Drücker sind, die nur aufs Geld achten, dann kommen Dinge raus die kurzfristig billiger sind, langfristig aber in eine Sachgasse führen oder teuer werden. Die SLS entsteht aus Resten – vom Space Shuttle Programm. Das einzige neue Triebwerk, das J-2X für die Oberstufe hat man qualifiziert und dann die Entwicklung eingestellt. Ein paar Betriebswirte meinten, man könne doch auch eine Oberstufe aus vier RL-10 mit 40% des Schubs machen – klar kann man, nur hat die dann auch nur 40 % der Masse und setzt die Nutzlast herab. Das besondere der SLS ist, das sie auf ein gleichbleibend flaches Budget getrimmt ist. Im Normfall ist es so, dass die Kosten steigen bis zur Mitte der Entwicklung und dann sinken. Bei Apollo gab es das höchste Budget nicht, als die Landungen stattfanden, sondern 1966, während der Entwicklung. Bei einem politisch verordneten gleichbleibenden Budget geht das aber nicht. (Wäre die NASA eine Militärorganisation, dann wäre das überhaupt kein Problem).

Lange Zeit meinte ich, die Saturn V wäre zwar eine schöne Rakete, aber auch eine teure. 1969 kostete ein Start 185 Millionen Dollar. Inzwischen, nachdem ich Schätzung für die Kosten der SLS las, bin ich anderer Meinung. Auch wenn man dies mit der Titan 3C, dem pro Kilo preisgünstigsten Träger der „normalen“ Klasse betrachtet: Die kostete damals 23 Millionen Dollar bei ziemlich genau 1/10 der Saturn V Nutzlast. Was die Rakete so teuer machte, war vor allem die damals personalintensive Startvorbereitung. Als man nach Apollo 11 die Zahl der möglichen Starts pro Jahr von 5 auf 2 reduzierte, entließ man 5.600 Mitarbeiter – sie waren zwar auch an den Vorbereitungen des CSM und LM beteiligt, aber diese kamen komplett an, die Saturn V wurde erst im VAFB zusammengebaut. Vergleicht man das mit den rund 200 Personen, die für eine Ariane 5 zuständig sind, dann sieht man den Unterschied. Heute ginge das sicher um einiges effektiver. Alleine 450 Personen waren ja am Countdown im Missionszentrum beteiligt. So kostete die Fertigung nur 113,6 Millionen Dollar. Heute rechnet man bei Arianespace mit 20-25 % Kosten für den Zusammenbau und Start, bei der Saturn waren es über 60%.

In der Retrospektive ist die Saturn V aber gar nicht mal so teuer. Es ist natürlich schwer Kosten von damals zu vergleichen, aber in einem Buch über die Apollo 11 Mission fand ich das Buzz Aldrin als Colonel 18.622 Dollar pro Jahr verdiente. Heute sind es 121.493 $. Überträgt man das auf die Kosten der Saturn V, so würde ein Saturn V Start heute 1206 Mill. Dollar kosten, die reine Fertigung 741 Mill. $. Die NASA hat mal 500 Mill. $ für die SLS angegeben, doch das ist 5 Jahre her. Im letzten November schrieb sie Aerospacefirmen an, um nach Wegen zu suchen, die Kosten zu senken. Die Kosten für Orion und SLS sollen sich da schon auf 2 Milliarden Dollar pro Start summieren. Schwer zu sagen, wie viel auf die Orion entfällt. Bei Apollo waren die CSM mit 55 Mill. $ viel billiger als die Trägerrakete. Das europäische Servicemodul kostet alle 200 Mill. Euro. Ist die Kapsel in etwa genauso teuer, so kommt die SLS alleine auf 1,5 Mrd. Dollar und ist damit teuerer als eine Saturn V bei kleinerer Nutzlast. Sie wird noch teurer werden. Denn was die lieben Betriebswirte bei ihrer kurzfristigen Optimierung auf niedrige Entwicklungskosten vergaßen: Es gibt 16 RS-25 Triebwerke, die von den Shuttles übrig sind. Die reichen für 4 Starts. Danach muss man Neue bauen und zuerst kostet das schon mal 1,16 Milliarden Dollar für die Neuaufnahme der Produktion und dann 50 bis 60 Millionen Dollar pro Triebwerk. (optimistische Schätzung) Das macht die Trägerrakete schon mal um 25% teurer.

Die Regentschaft der Betriebswirte hat Folgen. Würde heute Trump ein Mondprogramm initiieren, ich habe meine Zweifel, dass man dann in 8 Jahren 2 Monaten nach Ankündigung landen könnte, selbst wenn man genauso viel Mittel wie damals bereitstellen würde. Die NASA ist heute eine andere. Schon beim Apolloprogramm begann der Niedergang Chris Kraft, Missionsdirektor seit Mercury, später aufgerückt zum Chef des Zentrums in Houston für bemannte Raumfahrt, beklagt in seiner Biografie, wie er sah, wie immer mehr Managementebenen eingezogen wurden. Trotzdem gelang es Apollo durchzuführen, weil das ganze Programm zeitgesteuert war und sich diesem Ziel alle unterordneten. Heute sind die Ingenieure in der Minderheit, stattdessen gibt es ein Management, Kostenmanagement, Projektmanagement, Zeitmanagement. Das Dumme nur: ein Ingenieure kann ein Triebwerk konstruieren, 100 Betriebswirte können nichts, außer das Nichts zu verwalten. Für ein Mondprogramm wie Apollo bräuchte die NASA aus dem Stand enorm viele Ingenieure. Wo sollen die herkommen? Apollo konnte von dem schon unter Eisenhower angelaufenen Bildungsprogramm profitieren, daneben entwickelte man damals viele neue Düsenflugzeuge und Raketen. Aus diesen Programmen konnten die Ingenieure zur NASA wechseln. Wo sind sie heute?

Zurück zur Saturn V. Die erste Version war robust, doch wie bei vielen Trägern dachte man an Verbesserungen. Sehr weit war man mit dem J-2S. Das J-2S war eine verbesserte Version des J-2 Triebwerks der zweiten und dritten Stufe. Es hatte einen höheren Schub, höheren spezifischen Impuls, war aber vor allem einfacher aufgebaut (S für simplified). Nicht umsonst wählte die NASA es als Ausgangsbasis für das J-2X. Das J-2S war zertifiziert, hatte das Testprogramm komplett durchlaufen. Es war für spätere Saturn V vorgesehen und hätte die Nutzlast um 6-13% je nach Orbit gesteigert.

Das Triebwerk der ersten Stufe, das F-1 wurde ebenfalls verbessert. Das F-1A war aber in einem frühen Entwicklungsstadium, als man die Entwicklung einstellte. Anders als beim J-2 hatte es keinen höheren spezifischen Impuls, war aber um 25% schubstärker und hätte so die bei der Saturn V hohen Gravitationsverluste gesenkt. Die Saturn V hatte über 2000 m/s Gravitationsverluste, typisch für eine dreistufige Rakete sind eher 1600 m/s. 100 m/s Reduktion wären sicher machbar, das entspricht rund 1,5 t mehr Nutzlast.

Andere Pläne, die nicht umgesetzt wurden, waren Titan 3 Booster. Sie hätten den Schub gesteigert und die Gravitationsverluste gesenkt. Vor allem waren sie preiswert. Zwei Booster kosteten 6,28 Millionen Dollar, ein Dreißigstel der Saturn V bei einem Sechstel der Startmasse. Vier Booster hätten die Nutzlast um 7,5 t angehoben.

Was hätte man mit der leistungsgesteigerten Saturn machen können? Nun es gab zwar Ideen für unbemannte Missionen wie die Voyager Landeapparate auf dem Mars (nicht zu verwechseln mit den Voyager Sonden) und dem GTOP-Projekt, bei dem man anders als bei Voyager 1+2 bei jedem Riesenplaneten auch einen Orbiter abgesetzt hätte – eine Saturn V konnte 11,3 t zu Jupiter bringen, mit den J-2S Triebwerken sogar 12,8 t. Die Saturn V war auch für Marsprogramme vorgesehen, dann allerdings wegen der noch höheren Nutzlast für das Unternehmen mit einer nuklearen Oberstufe – entsprechende Reaktoren hat man schon getestet.

Am offensichtlichsten wäre der Einsatz bei einem Apollo-Fortsetzungsprogramm gewesen. Liest man alte Bücher, so findet man Hinweise auf dieses. Es war den Planern wohl nicht in den Sinn gekommen, das man, nachdem man 21 Milliarden für die Entwicklung ausgab, man ein Programm einstellt das pro Flug 350 bis 450 Millionen Dollar (350: Apollo 11, 450 Apollo 17, mit zusätzlicher Hardware und Inflationsanstieg) kostete. Vor allem wenn man davon schon 280 Millionen bezahlt hatte, also netto nur 70-170 Millionen einsparte (die bestellte und bezahlte Hardware steht dafür heute in Museen). Aber sie haben wohl die Rechnung ohne die Öffentlichkeit gemacht, die nach einigen Landungen das langweilig fand. Seitdem wird die NASA von Betriebswirten geleitet, die minimierten erfolgreich die Entwicklungskosten des Space Shuttles (gut es kostete dann während des Einsatzes viel mehr als man einsparte, aber das juckt einen Betriebswirt nicht). Genauso erfolgreich waren sie bei der ISS (sollte mal 30 Milliarden Dollar kosten, durch Hinzunahme der Russen, damit man Geld sparen kann, wurden es dann 100 Milliarden) und derzeit sind sie sehr erfolgreich bei der Minimierung der Kosten von SLS und Orion.

Von Braun skizziert in seinem Buch „Bemannte Raumfahrt“ ein erweitertes Mondprogramm. Kernpunkt sind längere Aufenthalte auf dem Mond. Die kleine Lösung wäre ein zweiter Mondlander, der eine ausgeweidete Aufstiegsstufe hat. Ohne Treibstofftanks und das Triebwerk bietet er doppelt so viel Platz, Vor allem kann man nun auch liegen, das war wegen des mittig platzierten Triebwerks nicht möglich. Er wäre als Behausung gedacht. Ein weiterer Mondlander dann für die Besatzung zur Landung und Rückkehr. Das wurde auch getestet. Zwei Ingenieure hielten es bis zu 18 Tage in diesem Gefährt aus. Der Lander wäre mit einer Apollomission zum Mond gebracht worden, dann aber ohne Besatzung durch den Bordcomputer gelandet worden. Die Besatzung hätte die Mission dann vielleicht für Fernerkundung nutzen können, entsprechende Missionen tauchen ja in der Literatur auf. Die umgebaute Stufe hätte dann auch mehr Vorräte und Verbrauchsmaterial aufnehmen können. Eine Mission hätte rund 11 Tage gedauert, da man nur bei Tag arbeiten wollte – immerhin mehr als dreimal so lange wie eine normale Mission bei zwei anstatt einem Flug zum Mond (der zweite mit einem normalen Lander). Mehr Komfort und mehr Ausrüstung hätte ein neu konstruierter Landeapparat geboten, der direkt gelandet wäre, ohne ein Apollo CSM. Anstatt 4,6 t hätte der rund 13,5 t auf dem Mond absetzen können, was dann schon eine andere Größenordnung ist. Wegen der Neukonstruktion halte ich das Szenario aber für unwahrscheinlich. Immerhin nur die Aufstiegsstufe ausweiden, mehr Vorräte installieren, das hätte man mit vergleichsweise wenigen Mitteln machen können. Bei 2,4 t mehr Landemasse wäre einiges mehr an Ausrüstung möglich gewesen. Exkursionen könnten weiter weg vom Lander führen.

Aber natürlich ist klar – nach dem Apollo-Programm, egal ob es ein Anschlussprogramm gab oder nicht, war die Zeit der Saturn beendet. Würde es sie heute noch geben, man hätte mit der originalen Saturn V in 3-Stufenkonfiguration die ISS mit vier Starts in zwei Jahren im Orbit gehabt. So dauerte es eben 14 Jahre. Es gab ja auch Pläne für eine größere Station aus Skylab-Modulen, die man an ihren Kopplungsadaptern gekoppelt hätte.

Meine Ansicht: die USA wären gut beraten gewesen, dass Apollo und AAP-Programm solange zu verlängern, bis das Space Shuttle einsatzbereit war. Das hätte die Jahre 1976 bis 1980 abgedeckt, 1973/74 startete ja Skylab und 1975 Apollo-Sojus. Mit Skylab B, die Station gab es, hätte man ein Jahr füllen können, mit mindestens einer Mondmission pro Jahr die anderen Jahre. Was wäre gewesen, wenn Skylab B noch im Orbit gewesen wäre und die Space Shuttles die Station hätten nutzen und ausbauen können (auch dafür gab es Pläne)? Eines gäbe es dann mit Sicherheit nicht: die ISS. Skylab B war zu teuer für die NASA. Die kleinste Option kostete damals 222 Millionen Dollar. (Hardware war ja schon abbezahlt, musste nur noch gestartet werden) das sind heute rund 1,3 Milliarden Dollar. Echt teuer. 30 Jahre später gibt man dann für eine neue Station 100 Milliarden aus. Wie heißt es so schön: Wie bekommt man eine Firma klein? Mit Frauen (das ist am schönsten), mit Glücksspiel (das geht am schnellsten) mit Betriebswirten (das ist am Gründlichsten ...)


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