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Web Log Teil 507: 6.8.2017 - 16.8.2017

6.8.2017: Buhmann Buzz Aldrin

Wie ihr sicher mitbekommen habt, lese ich gerne alte Bücher. In ihnen stehen oft viele Details zu Missionen, die heute vergessen sind oder zumindest ist es amüsant die damalige Sicht der dinge zu erfahren, siehe auch meinen Blog über Zukunftsprognosen in der Raumfahrt). Derzeit lese ich Jesco von Puttkamers Buch „Apollo 11 – wir sehen die Erde“, ein Report der ersten Mondlandung. Er hat es später noch mehrmals neu rausgebracht jeweils um ein Kapitel ergänzt, so habe ich es auch zweimal, was ich aber nicht wusste, als ich mir den Band antiquarisch bestellte.

Das Buch ist für mich das Beste von Puttkamer. Er hat in ihm nämlich noch nicht den Hang den großen Teil des Inhalts mit Visionen zu befüllen und beschreibt dagegen die Mission – in allen technischen Details von der Ankunft der ersten Stufen am Cape bis hin zum Jahreseinkommen von Aldrin und Armstrong. Schade das er dem nicht treu geblieben ist, denn in deutscher Gründlichkeit hat er alle Details zusammengetragen, die relevant sind.

Aldrin auf dem MondBeim Lesen stolpert man aber über Dinge, die man schon kennt und wenn sie etwas anders drin stehen, dann kommt man doch ins Nachdenken.

Das erste ist der Programmalarm beim Abstieg. In der heutigen Darstellung findet man folgende Darstellung: Zu Beginn des Abstiegs tastet Aldrin das Programm P20 in den Bordcomputer ein, das ihn anweist, das Rendezvousradar zu aktivieren. Das erzeugt zusätzliche Rechenlast, nach Puttkamer 14 % der Maximallast. Während er absteigt, kommt er in den Bereich, in dem das zweite Radar der Landestufe dann anfängt, den Boden zu erkennen und die Auswertung seiner Signale erzeugt weitere Rechenlast. Als diese 80 % der Maximallast erreicht meldet der Computer einen Fehler (sogar zweimal) – für die Astronauten sicher beunruhigend, denn anstatt Höhen- und Geschwindigkeitsangaben sehen sie nur noch den Fehlercode, verlieren also ihre wichtigsten Navigationsdaten. Doch der Fehler trat schon vorher in Simulationen auf, sodass ein Ingenieur (Steven Bates) nur in eine Tabelle schauen musste, wo die Fehlercodes und ihre Auswirkung drin standen und wusste das der Fehler nicht kritisch ist – der Bordcomputer warnt lediglich vor Überlastung und verwirft die unwichtigsten Daten.

Nun Ursache des Fehlers und Auswirkung werden gleich beschrieben, aber es gibt einen Unterschied. Nach Puttkamer war das Eintasten des Programms P20 im normalen Ablauf vorgesehen, Teil des normalen Ablaufs. Es wurde gebraucht, wenn es ein Problem gab. In diesem Falle hätte Armstrong auf den Abort-Knopf gedrückt. Er hätte durch Sprengbolzen simultan die Verbindung zwischen Abstiegs- und Aufstiegsstufe durchtrennt, das Aufstiegstriebwerk angeschaltet und das Abstiegstriebwerk abgeschaltet. Dann müsste in der Endphase der Rückkehr zu Columbia durch das Rendezvousradar den Abstand bestimmt werden. In aktuellen Interviews sagen andere am Programm beteiligte, das Aldrins Verhalten fehlerhaft war. Aldrin selbst hat das, soweit ich weis nie gesagt, zumindest habe ich meine Bücher mal drauf abklopft.

Der zweite Punkt ist, dass es kein Bild von Armstrong auf dem Mond gibt. Das kam zur Sprache, als er starb und wurde von vielen Verantwortlichen als großes Versäumnis, ja Schande bezeichnet und wie beim ersten Vorfall ist Aldrin schuld – diesmal aber nicht als Versäumnis, sondern richtig. Er war neidisch und hat Armstrong einfach nicht auf dem Mond fotografiert. Alle Fotografien zeigen Aldrin. Es gibt von Armstrong nur Spiegelungen in seinem Visier oder Bilder von der Filmkamera an Bord des LM.

Bei Puttkamer lese ich, das nur Armstrongs Anzug eine Halterung für die 70 mm Hasselblad-Kamera hat. Sie wurde fest an dem Anzug befestigt und der Astronaut musste mit dem ganzen Körper „zielen“, was diese auch übten. Wenn dem aber so ist, dann konnte Aldrin kein Bild machen, selbst wenn Armstrong die Kamera abmontiert hätte, was man wohl nicht machen würde – denn wenn man das könnte, oder das einfach wäre, dann müsste man sie nicht auf diese Weise befestigen.

AusschnittDas Bild von Aldrin mit der Reflexion von Armstrong im Visier zeigt, das die Kamera zwischen Bauch und Kopf auf halber Höhe in etwa auf Höhe der Ellenbogen angebracht ist, vergleicht man dies mit dem Anzug von Aldrin, so fällt auf, dass in dieser Höhe nichts ist, woran man sie befestigen könnte. Etwas höher ist eine Plate, doch ohne erkennbare Befestigung und die Arme von Armstrong sind auch neben der Kamera, die etwas tiefer liegt, da findet man bei Aldrin aber nur Zuführschläuche. Also konnte Aldrin gar kein Bild machen!

Gut Buzz Aldrin hat keinen so guten Ruf. Das fing schon vor der Mondlandung an, als er darauf insistierte als Erster den Mond zu betreten – schließlich sei er der Mondlanderpilot. Gut, natürlich ist er sich der Bedeutung bewusst gewesen. Er brachte auch als Argument vor, dass dies das Militär zurücksetzen würde – erstaunlicherweise damals sogar schlüssig: Armstrong war der einzige Zivilist im Astronautenkorps (nun mit k geschrieben). Er war zwar kein 100% Zivilist. Denn er war auch lange Zeit beim Militär, aber die letzten Jahre vor seiner im Lewis Zentrum der NACA, dem Vorläufer der NASA angestellt. Angeblich war aber gerade das der Grund, warum er als Erster auf dem Mond aussteigen sollte, denn die NASA wollte als zivile Weltraumorganisation auch unbedingt einen Zivilisten als ersten Menschen haben, der den Mond betritt, schließlich war schon Jahre vorher klar, das diese Person in die Geschichtsbücher gelangen würde. Ich denke es spielten auch andere Gründe eine Rolle. Sicher die Performance von Armstrong, der in der Gemini 8 Mission als die Kapsel immer schneller zu rotieren begann und die Astronauten kurz davor standen das Bewusstsein zu verlieren sich entschloss das Lageregelungssystem der Bremseinheit zu aktiveren, um die Rotation zu stoppen, auch wenn das wegen des Treibstoffverbrauchs eine Notlandung als Folge hatte. Die Mission erreichte zwar nicht ihr Ziel, aber sie zeigte das Armstrong kritische Situationen meisten konnte. Aldrin viel vorher im Gemini-Programm nicht so auf. Seine Mission, Gemini 12 war die letzte und hatte keine Probleme, damit auch nichts womit er sich bewähren konnte. Dafür fiel er bei Gemini 9 auf, als er unter Umgehung der Hierarchie der Missionsleitung direkt vorschlug, als sich die Nutzlastverkleidung von ATDA nicht gelöst hatte, das Eugene Cernan diese manuell durch Spannen des Körpers lösen sollte. Es kam zu einer kleinen Konferenz, in dem der Vorschlag als zu riskant abgelehnt wurde (die Kante der Verkleidung könnte, wenn sie an den Anzug gerät, diesen aufschlitzen) aber vor allem fiel eben auf das keiner von dem Vorschlag wusste, so auch der Flugleiter Chris Kraft.

So wurde Armstrong Kommandant, führte die Landung durch und würde als Kommandant natürlich als erster auf den Mond aussteigen.

Reflexion ArmstrongNatürlich wird man auch Psychologen befragt haben. Armstrong ist ein eher zurückhaltender Mensch gewesen, Aldrin dagegen eher extrovertiert. Wer ist besser geeignet, wenn er in die Geschichtsbücher kommt? Die NASA entschloss sich für den stillen Typen, wie sich zeigte die richtige Entscheidung nach dem Mondprogramm assistierte Armstrong zuerst im Fly-By-Wire Projekt, einer Umsetzung der Computerregelung, welche die Mondfähre hatte auf Militärmaschinen, die bisher direkt durch Verstärkung der Signale des Steuerknüppels durch Hydraulik gesteuert wurden. Danach wurde er Universitätsprofessor, kam aber nur sporadisch in die Öffentlichkeit.

Aldrin dagegen gab jedem ein Interview der eines haben wollte, war sehr aktiv und ersuchte auch aus seinem Rum Geld zu machen. Ich kann mich an ein Computerspiel erinnern, das seinen Namen trägt und das war sicher nicht seine einzige Aktivität. Aldrin war nicht die gefestigte Persönlichkeit und bekam bald Probleme. Seine Ehe ging in die Brüche, er wurde Alkoholiker, alles Schlagzeilen die man nicht vom ersten Menschen auf dem Mond hören will. Ob dem anders gekommen wäre, wenn er Erster gewesen wäre und sich nicht zurückgesetzt gefühlt hätte? Ich glaube nicht, denn er bekam selbst als Zweiter ja die Aufmerksamkeit, die er wollte. Ich glaube die Probleme kamen eher dadurch zustande, dass diese mit steigendem Abstand zur Mondlandung abnehmen und das wäre auch so gewesen, wenn er Erster gewesen wäre.

Aldrin und TrumpNebenbei gesagt ist der Job als Lunar-Module Pilot die Arschkarte im Apolloprogramm gewesen. Denn man hatte dort nichts wirklich Wichtiges zu tun. Gut man hat mit dem Kommandanten zusammen die Checks durchgeführt, aber die Landung erfolgte durch den Kommandanten ebenso die Ankopplung an das CSM. Die Landung auf der Erde und das Ankoppeln des CSM an den LM durch den Piloten der Kapsel, also Collins. So gesehen ist für mich auch nicht verständlich, warum man diese Position nicht schon vor der letzten Apollomission mit Wissenschaftlern besetzt hat.

Aldrin ist immer noch aktiv. Sein letzter Auftritt als Trump das National Space Council einsetzte und eine Rede machte wurde wegen seiner kritischen Gesichtsmimik allgemein bekannt. Macht ihn mir sympathisch. Noch etwas sehr befremdliches: Tippt man in Google nur "Armstrong" ein, dann taucht in den Suchergebnissen zuerst ein Radrennfahrer anstatt dem ersten Mann auf dem Mond auf - so vergänglich ist der Ruhm.

8.8.2017: Rätsel Sensorsat

Derzeit laufen die Startvorbereitungen für den ersten Start einer Minotaur vom Cape aus. Bisher fanden die Starts alle von Wallops Island aus statt. Eine Minotaur 4 wird gerade zusammengebaut. Die Nutzlast ist der militärische Satellit Sensorsat. Die Mission hat auch die offizielle Bezeichnung ORS-5 (Operationally Responsive Space 5).

Über Sensorsat weiß man wenig. Als Ziel wird genannt, das er aus einem niedrigen Erdorbit aus Weltraumschrott im GEO erfassen und verfolgen soll. Es handelt sich um eine Technologiemission, wie sie das Militär recht oft startet. Ursprünglich als ORS-5 betitelt, dient sie dazu Sensoren zu erproben, die man dann später in größeren Satelliten einsetzen will und der Müll dient nur als Ersatz für die echten Ziele, das sind Objekte, die sich anderen Satelliten der USA nähern, um sie auszuspionieren oder vielleicht beschädigen. 2015 manövrierte sich ein russischer Satellit bis auf 10 km an zwei Intelsat Satelliten heran.

Was mich zuerst wunderte, war das man für den nur 80 bis 110 kg schweren Satelliten mit einer Minotaur 4 in einen 600 km hohen Orbit startet. Eine Minotaur 4 hat eine Nutzlast von 1,7 t in den Leo, immerhin noch 1,1 t in einen 740 km hohen SSO. Sie ist also überdimensioniert. Sie ist ein militärischer Nachfolger der Taurus XL. Eine Pegasus oder Minotaur I würden mit 450 bzw. 570 kg Nutzlast mehr als ausreichen, um einen nur 110 kg schweren Satelliten zu starten.

Die Lösung: Sensorsat oder ORS-5 soll in einen äquatorialen Orbit von 600 km Höhe gelangen. Da war mir klar, warum der Start vom Cape aus stattfindet und warum man so eine große Trägerrakete braucht und ich dachte mir: „Bernd, das ist doch eine tolle Gelegenheit mal Grundlagen zu erklären“.

Also fangen wir an

Jede Satellitenbahn kreuzt den Äquator, daraus ergibt sich als einfache Folgerung, da man den Startort in jedem Falle wieder passieren muss (es ist ja eine Kreisbahn), das die minimale Bahnneigung zum Äquator (Inklination) dem Breitengrad des Startortes entspricht. Nun ja fast. Weil die Rakete, wenn sie direkt nach Osten startet, durch die Erdrotation sich nach Süden wendet, findet die Brennphase auf einem niedrigeren Breitengrad statt. Wenn man nun über die Bahn integriert, kommt man auf eine leicht geringere Bahnneigung. Beim Start von Cape Canaveral je nach Raketentyp etwa 27 bis 28 anstatt 28,8 Grad. (Je höher die Brennzeit desto niedriger).

Eine höhere Inklination ist dagegen kein Problem, man muss dann nur den Startazimut nicht nach Osten, sondern Süden oder Norden legen. Während man beim Start maximal die Erdrotationsgeschwindigkeit am lokalen Breitengrad (beim Cape rund 407 m/a) verliert, sind Orbitänderungen in der Umlaufbahn viel energieaufwendiger, denn es gilt:

Δv = 2× sin(Winkel ÷ 2) × v

v: Geschwindigkeit, deren Richtung geändert wird

Winkel: Winkelunterschied zwischen neuer und alter Inklination

Nehmen wir an, die Minotaur 4 hat Sensorsat in einen Anfangsorbit von 27 Grad Bahnneigung gebracht, er wäre schon in 600 km Höhe angekommen (7560 m/s Kreisbahngeschwindigkeit), dann kommt man nach obiger Formel auf ein Δv von 3528 m/s. Das ist eine Menge. Das ist, wenn man noch den zusätzlichen Geschwindigkeitsbedarf für die 600 km Bahnhöhe dazurechnet, genauso viel wie man für einen GEO braucht.

In der Praxis schätze ich, wird man ein anderes Regime einschlagen. Sensorsat ist so leicht, das er zusammen mit einer Stufe, einem Orion 38 einen Orbit erreicht. Nach dem Spacenews Artikel hat man sogar eine zweite Orion 38 Stufe addiert, was ungewöhnlich ist, denn es gibt auch die Minotaur 5, die anders als die Minotaur V fünfstufig ist und die fünfte Stufe, ein Star 37FM hat eine höhere Performance – die Minotaur V könnte zwischen 490 und 640 kg in einen GTO transportieren, das bedeutet dass diese Rakete Sensorsat gleich in den GEO bringen könnte, wo er Müll direkt beobachten könnte, doch ich vermute das war gar nicht so geplant, denn es geht weniger um den Müll als den Sensorentest.

Die etwas bessere Lösung ist es nicht einen 600 km hohen Orbit anzustreben, sondern einen 200 x 600 km Orbit und dann beim Überqueren des Äquators die Inklinationsänderung und Bahnanhebung durchzuführen.

Dies ist aus zwei Gründen günstiger:

Die Minotaur hat durch reine Feststoffraketen keine Möglichkeit einen Hohmann-Übergang zu erreichen. Das bedeutet die Aufstiegsbahn muss eine Maximalhöhe von 600 km haben und dann gibt es lange Freiflugphasen, bis man diese Höhe erreicht hat. Beides impliziert hohe Gravitationsverluste. Daher sinkt die Nutzlast der Minotaur auch so stark ab bei höheren Bahnen. Beides kann man vermeiden, wenn man eine elliptische Bahn von 200 x 600 km einschlägt. Mit der Inklinationsänderung mus man dann noch etwas Geschwindigkeit addieren, um die Bahn zu zirkularisieren. Doch da dies eine Vektoraddition ist, ist der Aufwand klein. Im Gegenteil: da nach obiger Formel der Aufwand von der Startgeschwindigkeit abhängt, kann man dann sogar Energie einsparen dem im Apogäum einer 200 x 600 km Bahn ist die Geschwindigkeit auf 7446 m/s gesunken, also rund 120 m/s weniger als bei einer Kreisbahn.

Für gleichzeitige Geschwindigkeits- und Inklinationsänderungen gilt folgende Formel:

Δv = √(vs² + ve² - 2*ve*vs*cos(Winkel))

Δv = Geschwindigkeitsänderung

vs: Startgeschwindigkeit

ve: Zielgeschwindigkeit

Setzt man das für 27 Grad und 7446 m/s vs und 7590 m/s Ve an, so kommt man auf 3504 m/s. Das ist weniger, als wenn man erst einen 600-km-Orbit anstreben würde. Dazu kommen noch die Gravitationsverluste, die eingespart werden. Allerdings ist dieser Orbit von Sensorsat eine wirkliche Ausnahme. So große Inklinationsänderungen bei hoher Geschwindigkeit sind sehr unüblich. Man hat um die Performance zu erhöhen extra den Start von Wallops Island (Breitengrad 38) zum Cape (Breitengrad 28) verschoben. Die bahntechnisch einfachere Möglichkeit wäre es eine Pegasus von einem äquatorialen Punkt aus zu starten (z.B. Hawaii). Da Orbital für den Abschluss nur 23,6 Millionen Dollar erhält, die ersten drei Stufen stammen von einer Peacekeeper MX Rakete – ist die Minotaur 4 trotzdem billiger als eine Pegasus die durch Auslaufen der Produktion beim letzten Start 40 Millionen Dollar kostete. Regulär (z.B. für die NASA) kostet eine Minotaur aber über 50 Millionen Dollar.

SSGTOMan sieht: Die Änderung der Bahnneigung ist energieaufwendig. Das ist auch der wesentliche Grund für supersynchrone Umlaufbahnen – in 66.000 km Höhe beträgt die Geschwindigkeit in einen SSGTO noch 971 m/s anstatt 1478 m/s und in 80.000 km sind es 808 m/s. Entsprechend kleiner ist das Δv für die Inklinationsänderung, zumal man hier ebenfalls mit das Perigäum anhebt von 200 auf 36000 km Höhe. Man muss dann noch das Apogäum absenken, aber in der Summe gibt es für den Satelliten einen Gewinn: 1626 m/s anstatt 1803 m/s (für 27 Grad) bei 65.000 km Höhe und 1574 m/s bei 80.000 km Höhe. Allerdings nur für den Satelliten. Die Rakete selbst muss mehr leisten und addiert man beide Posten so ist es in der Gesamtbetrachtung ein Verlustgeschäft, wie das Diagramm zeigt. Da aber die Masse des Satelliten fix ist und die Nutzlast der Rakete ebenso, bietet es sich an, eine Überschusskapazität der Rakete zu nutzen. Der Gewinn wird immer kleiner, wenn man Mondentfernung anstrebt, so reduziert sich das Δv nur um weitere 100 m/s. Doch dann kann man etwas anderes nutzen. Nämlich den Mond.

Bisher nur einmal vorgekommen bei einem Satelliten, Asiasat 3A, bei dem die Block-DM einer Proton ein Brennmanöver nicht mehr ausführte. Man kann leicht errechnen, dass es sich dann lohnt, wenn der Startplatz weit nördlich ist. Beim Asiasat 3A betrug das gesamt Δv, wenn man alle Bahnphasen zusammenrechnet, 1920 m/s. Zusätzlich zu einem Standard-GTO von 365 x 36000 km x 51,7 Grad. Da der Mond die Inklination stark absinken kann, dort ist der Satellit ja nur noch wenige Hundert Meter pro Sekunde schnell, spielt die Anfangsinklination der Bahn keine Rolle. Man kann dies mit dem Geschwindigkeitsbedarf des Übergangs von einem Standard-GTO mit x Grad auf einen GEO mit 0 Graf vergleichen und kommt auf 32,45 Grad. Das bedeutet, der Umweg über den Mond würde sich schon bei Starts von Baikonur aus lohnen. Man macht es in der Praxis nicht, weil dies natürlich voraussetzt, dass die Bodenkontrolle mit dem Satelliten in noch 10-facher Normentfernung kommunizieren kann. Alternativ müsste man die Aufgabe der Oberstufe übertragen (die dann auch die Absenkung des Apogäums von Monddistanz auf GEO übernehmen würde). Doch auch hier gibt es neben der Distanz Hindernisse, so der Betrieb der Stufe zumindest über einige Tage, eher Wochen. Bei Asisat dauerte es fast sieben Wochen, bis er den Endorbit erreicht hatte.

Daraus ist deutlich das ein äquatorialer Startplatz so günstig ist – er ermöglicht schon beim Start jede beliebige Bahnneigung während die eines Startplatzes in höheren Breiten nie viel kleiner als der Breitengrad sein kann. Theoretisch, weil es natürlich andere Einschränkungen geben kann, wie das man beim Aufstieg nicht Land überfliegen will oder darf oder Stufen nach dem Ausbrennen nicht auf Land niedergehen dürfen. Diese Einschränkungen hat z.B. auch das CSG, das ansonsten fast ideal liegt. Ideal wäre so ein Weltraumhafen auf einer Insel, z.B. Hawaii. Von dort wurde ja die SPARK gestartet, leider nicht erfolgreich. Sie wäre sonst geeignet, Sensorsat zu viel geringeren Kosten zu starten.

Schon für den normalen GEO ausgehend vom Cape ist trotz der geringen Geschwindigkeit im Apogäum von nur noch 1,5 km/s der Nachteil offensichtlich. Eine Atlas V 551 transportiert z. B 8,9 t in einen GTO mit 28 Grad Neigung, aber nur 6,9 t in einen GTO mit 0 Grad Neigung. Führt der Satellit die Bahnangleichung durch, so kostet ihn das rund 10% seiner Startmasse, dazu kommt noch das Gewicht, das die größeren Tanks haben. Ein Faktor, der beim Nutzlastvergleich gerne vergessen wird.

Knapp 40 Jahre nach Jungfernflug der Ariane 1 ist der Starts vom CSG aus aber heute die Normvorgabe. Andere Träger streben daher „geschwindigkeitskompatible“ Bahnen an. Die Atlas V oder Falcon 9 vor allem supersynchrone Umlaufbahnen. Bei der hohen Startinklination des Kosmodroms Baikonur sind supersynchrone Umlaufbahnen die Ausnahme, weil man nur mit ihnen nicht auf die 1500 m/s eines „Ariane-kompatiblen“ Orbits kommt. Man muss im Apogäum zusätzlich die Bahnneigung anpassen. ILS bietet diese trotzdem an, seit die Breeze-M für einen noch längeren Betrieb (nun über 1 Tag, bis die Nutzlast abgesetzt wird) qualifiziert ist. Der Normalfall ist aber das die Breeze M in mehreren Zündungen das Perigäum erhöht und gleichzeitig die Inklination absenkt. Beim Start von Baikonur aus (52 Grad nördliche Breite) ist die Nutzlasteinbuße schon gravierend – vom Äquator aus gestartet würde eine Proton M 9 anstatt 6,3 t in den GTO bringen.

10.8.2017 Die Venus als Sprungbrett zu den Planeten

In meiner losen Reihe der Untersuchungen der Möglichkeiten eines Swing-By komme ich heute zur Venus. Die Venus war der erste Planet, den man für ein Swing-By nutzte. Mariner 10 flog vor 43 Jahren über die Venus zu Merkur. Seitdem gab es einige Vorbeiflüge an der Venus: von Galileo, Cassini, Messenger und bald von Bepi Colombo. Natürlich braucht man die Venus, um zu Merkur zu gelangen. Sie wird aber auch genutzt, um ins äußere Sonnensystem zu gelangen, wobei ein Vorbeiflug meistens nicht reicht. Mindestens zwei müssen es sein, oft drei. Ich will auch in dem Artikel untersuchen, ob meine Faustregel - bei einem Swing-By liegt die maximale Geschwindigkeitsänderung in der gewünschten Richtung in der Größenordnung der Differenz der Fluchtgeschwindigkeit zur Kreisbahngeschwindigkeit in der Bahn - stimmt. Das wären bei der Venus rund 3 km/s.

Ansatz 1: Minimalbahn

Man kann bei einem Vorbeiflug viel variieren, minimaler Abstand am Planeten, Anfluggeschwindigkeit, Winkel. In meinem Programm kann ich immer nur eine Größe variieren, daher nehme ich als ersten Ansatz eine Minimalbahn zur Venus (Perihel in 108 Millionen km Entfernung, Venusentfernung 108,4 Millionen km) und suche nach der neuen Bahn mit dem kleinsten Perihel bzw. höchsten Aphel. Minimale erlaubte Vorbeiflugdistanz ist 200 km. Bei dem Δv ist bei der Ausgangsbahn die Geschwindigkeit relativ zum Erdboden (aus einer 186-km-Kreisbahn aus berechnet).

Ich erhalte folgende Tabelle:

 

Bahn

Vorbeiflugabstand

Perihel

Aphel

Δv

Ausgangsbahn

 

108,0 Mill. km.

150,0 Mill. km.

11.300 m/s

Perihelabsenkung

200 km

82,1 Mill. km.

109,2 Mill. km.

2.198 + 2.751 m/s

Aphelanhebung

~117.000 km

108,25 Mill. km.

152,46 Mill. km.

128,3 + 18,3 m/s

Bei der Geschwindigkeitsbegrenzung habe ich die Änderung des Perihels und Aphels getrennt angegeben. Das liegt daran, dass ich immer nur an einer Komponente interessiert bin, also entweder der Absenkung der Bahn nach innen oder Anhebung des Aphels. Darauf beziehe ich auch meinen Schätzwert von „etwa 3 km/s“.

Jeder Swing-By verändert die Geometrie der Bahn. Das bedeutet, man kann nicht selektiv einen Bahnpunkt anpassen und die anderen fünf Parameter einer Bahn unverändert lassen. Hier, nahe des Perihels kann man kaum nur das Aphel anheben, dazu muss man die Venus in verhältnismäßig hohem Abstand passieren. Dafür kann man durch Drehen des Geschwindigkeitsvektors nach innen praktisch die Bahn so umgestalten, dass das neue Aphel in der Höhe das alten Perihels liegt und man so ins innere Sonnensystem kommt. Daher als weitere Ansätze Bahnen mit einem niedrigeren Perihel, stufenweise um je 4 Millionen km gesenkt berechnet.

 

Bahn

Vorbeiflugabstand

Perihel

Aphel

Δv

Ausgangsbahn

 

104,0 Mill. km.

150 Mill. km.

11.370 m/s

Perihelabsenkung

203 km

68,9 Mill. km.

109,4 Mill. km.

3.312 + 2.772 m/s

Aphelanhebung

~8.000 km

108,39 Mill. km.

193,10 Mill. km.

327,8 + 1.900 m/s

 

Bahn

Vorbeiflugabstand

Perihel

Aphel

Δv

Ausgangsbahn

 

100,0 Mill. km.

150 Mill. km.

11.452 m/s

Perihelabsenkung

230 km

63,04 Mill. km.

110,3 Mill. km.

3.772 + 3.068 m/s

Aphelanhebung

416 km

108,40 Mill. km.

233,6 Mill. km.

522 + 3.204 m/s

 

Bahn

Vorbeiflugabstand

Perihel

Aphel

Δv

Ausgangsbahn

 

96,0 Mill. km.

150 Mill. km.

11.545 m/s

Perihelabsenkung

203 km

59,2 Mill. km.

111,3 Mill. km.

4.473 + 2.314 m/s

Aphelanhebung

200 km

108,0 Mill. km.

268 Mill. km.

967 + 4.030 m/s

 

Bahn

Vorbeiflugabstand

Perihel

Aphel

Δv

Ausgangsbahn

 

92,0 Mill. km.

150 Mill. km.

11.652 m/s

Perihelabsenkung

200 km

56,4 Mill. km.

112,8 Mill. km.

3.943 + 2.469 m/s

Aphelanhebung

200 km

106,7 Mill. km.

285,4 Mill. km.

1.186 + 4.426 m/s

Da nun man der Gewinn in beiden Richtungen kleiner wird, aber die Startgeschwindigkeit höher, habe ich nun die Simulation beendet.

Nun offensichtlich ist, dass man so Merkur erreichen kann. Kein Wunder das wurde schon mit Mariner 10 beweisen. Wichtiger ist die Reise nach außen. Es bietet sich an, diese mit einem direkten Start nach „außen“ zu vergleichen, also einer Hohmannbahn, die ihren entferntesten Punkt am Aphel der Bahnen hat:

 

Aphel

Bahn über Venus

Bahn direkt

152,49 Mill km.

11.300 m/s

11.018,8 m/s

193,10 Mill. km

11.370 m/s

11.169,7 m/s

233,60 Mill km.

11.452 m/s

11.442,4 m/s

268,0 Mill km.

11.545 m/s

11.708,1 m/s

285,4 Mill. Km

11.652 m/s

11.840,1 m/s

Man sieht: Ist das Perihel der Ausgangsbahn niedrig genug, so hat man einen realen Gewinn, wenn auch nur im Bereich von 150 m/s. Das Perihel wird, da die Venus die Bahn umlenkt, nie durchlaufen, die Thermalabschirmung ist also nur bis Venusentfernung auszulegen.

Alleine deswegen lohnt es sich nicht, denn es dauert 160 Tage, bis man wieder die Erdbahn erreicht hat, 360 Tage, bis man das Aphel erreicht – beim Start von der Erdbahn aus sind es 319 Tage. Für den Mars lohnt es sich nicht, weil man durch die elliptischere Bahn die Geschwindigkeitsdifferenz bei der Ankunft, die abgebaut werden muss höher ist. Es wurde bei dem Rückweg bei klassischen Oppositionsflügen diskutiert.- Bei diesen gibt es himmelsmechanisch nur eine kurze Aufenthaltsdauer auf dem Mars, typisch 3-4 Wochen. Mit einem Umweg über die Venus ist dies auf etwa 100 Tage steigerbar. Der Preis ist aber das man mit sehr hoher Geschwindigkeit bei der Erde ankommt, was die Hitzeschutzschilde stärker beansprucht. Auch das gesamte Design muss auf eine Annäherung auf 0,7 AE ausgelegt werden. Zudem ist die Fluggelegenheit viel seltener.

In der Realität wird die Venus heute bei Raumsonden so genutzt, um die Bahn so zu drehen, dass man danach wieder die Erde passiert. So hat man in weniger als einem Jahr zwei Vorbeiflüge an einem ungefähr erdgroßen Planeten. Dies war bei Galileo so, wie auch bei Cassini. Die Alternative ist der „normale“ Erdvorbeiflug, den es wesentlich häufiger gibt. Man startet dazu die Sonde in eine Umlaufbahn mit einem Jahr Dauer, die nur leicht zur Erdbahn geneigt ist. Ziemlich genau ein Jahr nach dem Start passiert die Sonde, die Erde erneut. Weniger als ein Jahr geht aus himmelsmechanischen Gründen nicht. Das wurde sehr häufig eingesetzt so bei Near, Stardust, Contour (geplant), Messenger, Juno, OSIRIS-REX, Rosetta, Bepicolombo. Bei einem Großteil dieser Missionen diente dieser Erdvorbeiflug, bei dem man nicht mehr Geschwindigkeit aufnimmt, als wenn man gleich mit einigen 100 m/s Überschuss startet, aber vor allem der Angleichung der Inklination: Bei Osiris Rex ist das Ziel der Asteroid Bennu was das Aphel und Perihel angeht, relativ leicht erreichbar – das Aphel liegt bei 1,356 AE, das Perihel bei 0,897 AE – das ist weniger als die Entfernung des Mars beim Aphel bei einer nur leichten Absenkung des Perihels. Aber die Bahn ist um 6 Grad zur Ekliptik geneigt, was bei rund 30 km/s Bahngeschwindigkeit der Erde ein Δv von 3,1 km/s bedeutet.

So wird der Vorbeiflug an der Venus selten lohnen, außer sie liegt gerade günstig.

12.8.2016: Das Lichtbogentriebwerk als Alternative zum Ionenantrieb

Es gibt neben den „klassischen“ Ionentriebwerken, die Ionen und Elektronen getrennt durch ein elektrisches Feld beschleunigen gibt es auch noch die thermalen Ionentriebwerke, auch Lichtbogentriebwerk oder Arcjets genannt. Ich will auf diese heute mal eingehen und wo ich bei ihnen Anwendungen sehe.

Auf die Idee kam ich als ich einen Beitrag über ein Unternehmen lass, dass daran arbeitet, einen Antrieb für Cubesats zu entwickeln. Cubesats sind bisher antriebslos. Sie haben einfach nicht die Masse und den Platz um einen Tank, der unter Druck stehen muss und selbst kleine Triebwerke unterzubringen. Die Firma will Wasser nutzen, dass sie wie bei einem Tintenstrahldrucker thermisch aufheizt und dann durch eine Miniaturdüse expandierst. Der Schub ist so klein, das dürfte auch eher für Lageänderungen als Bahnänderungen gedacht sein. Das Problem ist, das auch der spezifische Impuls klein ist: der spezifische Impuls eines chemischen Antriebs hängt von der Temperatur und der Molmasse der Gase ab, vergleicht man nun den Antrieb mit LOX/LH2 wo ja auch Wasser entsteht so dürfte bei einer Temperatur von 100 °C die hat Wasserdampf der spezifische Impuls beträchtlich kleiner sein als bei der Verbrennung in einem Raketentriebwerk mit über 3000°C.

Ich dachte mir dann, zumindest für große Satelliten wäre eine Alternative, wenn man anstatt schweren Druckgastanks für den lagerfähigen Treibstoff man Wasser in einem normalen Tank lagert, dann für einen Impuls durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff spaltet und das in (kleineren) Druckgastanks lagert, bis man es bei einer Verbrennung braucht. Auch so sind natürlich nur kleine Geschwindigkeitsänderungen möglich. Eine kleine Rechnung ergab das für schon mittlere Bahnmanöver man aber so große Tanks braucht, das man keinen Gewichtsvorteil mehr hat und bei kleinen Geschwindigkeitsänderungen fiel mir ein, gibt es ja schon eine Technologie die Wasser als Treibstoff nutzen kann – Lichtbogentriebwerke.

Das Lichtbogentriebwerk ist von allen Plasmatriebwerken einem normalen Triebwerk am ähnlichsten: Ein Lichtbogen erzeugt aus einem Arbeitsmedium ein Plasma, das herkömmlich durch eine Düse expandiert wird. Da das Plasma eine viel höhere Temperatur erreicht, als bei einer Verbrennung erreicht wird, ist der spezifische Impuls höher als bei chemischen Triebwerken. Bei der Uni Stuttgart hat man bei Versuchen mit Wasserstoff 15 km/s erreicht. Mit Ammoniak, auf dieses Beispiel werde ich mich beziehen, erreicht man nach NASA-Angaben immerhin noch 7000 m/s. Das ist mehr als das Doppelte, das lagerfähige Treibstoffe erzielen, mit einer entsprechenden Reduktion der Treibstoffmasse. Wasser ginge auch, man hat Ammoniak, Stickstoff oder Wasserstoff untersucht, weil dies Gase sind und damit die Förderung einfach. Ich halte Ammoniak, wenn man die Tankmasse mit berücksichtigt für die beste Möglichkeit, auch wenn der spezifische Impuls kleiner als bei Wasser ist: Ammoniak kann man unter normalem Druck bei -33 Grad verflüssigen, bei 20 Grad reicht ein Druck von 7,5 Bar. Man könnte also normale Tanks für MMH/NTO nehmen, die meist auf 11-15 Bar Betriebsdruck ausgelegt sind. Wenn man die Kühlung auf unter -33 Grad Celsius dauernd gewährleisten kann, dann kommt man ohne Druckgastanks aus. Reduziert man den Druck, dann geht Ammoniak wieder in den Gaszustand über. So gesehen hat es gute Eigenschaften als Arbeitsmedium, wenn auch wegen des enthaltenen Stickstoffs nicht einen so hohen spezifischen Impuls wie Wasserstoff. Aerojet verwendet Hydrazin und erreicht einen spezifischen Impuls von 402 bis 612 s (4924 - 6033 m/s) wegen des kleineren Wasserstoffanteils. Hier ist das Arbeitsmedium auch ohne Druck lagerbar.

Entsprechend dem allgemeinen Zusammenhang:

c = 2 L / F * W

mit

c = Ausflussgeschwindigkeit [m/s]

L = elektrische Leistung [Watt]

F = Schub [N]

W = Wirkungsgrad (dimensionslos 0 .. 1)

erreicht man mit Ammoniak und c = 7.000 m/s einen höheren Schub, als bei den elektrostatischen Triebwerken bei denen c bei 30.000 bis 45.000 m/s liegt, wenn man dieselbe Leistung einsetzt.

Etwas betrüblich ist allerdings das der Wirkungsgrad von Lichtbogentriebwerken sehr schlecht ist. Nur ein kleiner Teil der thermischen Energie wird an das Arbeitsmedium übertragen. Die Triebwerke müssen für längeren Betrieb sogar gekühlt werden. Ein kontinuierlicher Betrieb ist nicht möglich, beim MR-510 von Aerojet folgt z.B. nach einer Betriebszeit von 1 Stunde eine Abkühlungsperiode von einer halben Stunde. Auch die Lebensdauer ist so kürzer, bei diesem Modell etwa 1600 Stunden, klassische Ionentriebwerke mit nicht-thermischer Ionisation sind für 5000 bis 10.000 Stunden Betrieb qualifiziert.

Bei einem klassischen Lichtbogentriebwerk beträgt der Wirkungsgrad nur 15-20 %, elektrostatische Triebwerke kommen auf 50 bis 70%. Bei einer Erhitzung über einen elektrischen Widerstand kommt man auf höhere Wirkungsgrade, aber auch niedrigere Plasmatemperaturen, die wiederum den spezifischen Impuls selbst bei Wasserstoff auf maximal 8000 m/s begrenzen.

Bisher hat Russland relativ viele Lichtbogentriebwerke in ihren Meteorsatelliten eingesetzt und entwickelt auch einige weiter. In US oder ESA-Satelliten kenne ich dagegen keinen Einsatz, immerhin hat Aerojet einige im Programm. Eine mögliche Verbesserung, aber bisher noch nicht in der Praxis erprobt ist, dass man dem Lichtbogentriebwerk eine Beschleunigungsstufe nachschaltet. Dazu legt man ein magnetisches Feld an, das die Ionen weiter beschleunigt. Man kommt damit in die Region, die auch elektrostatische Triebwerke bei ihrer Ausströmgeschwindigkeit erreichen, aber bei immer noch niedrigerem Wirkungsgrad von 30 bis 40 %.

Aufgrund der Notwendigkeit einer Kühlung bei dauerndem Betrieb sehe ich als einen möglichen Einsatzzweck die Lageregelung von Satelliten. Hier könnte das System mit einem vergleichbaren Aufwand gegenüber katalytisch zersetztem Hydrazin punkten, bei etwa 3-mal höherem spezifischen Impuls und dadurch geringerem Treibstoffverbrauch. Gegenüber klassischem Ionentriebwerk ist bei gleicher Leistungsaufnahme der Schub etwa doppelt so hoch – der niedrige Wirkungsgrad wird durch den niedrigen spezifischen Impuls ausgeglichen. Die Literatur nennt als weiteren Vorteil, dass man bei gegebener Triebwerksgröße eine höhere Leistung umsetzen kann – Triebwerke mit bis zu 200 kW Leistung wurden getestet, wegen der Abwärme aber nur im Kurzzeitbetrieb.

Allerdings haben die meisten Satelliten bei der Lagereglung einen geringen Bedarf. Die große Ausnahme sind geostationäre Satelliten, die sowohl den Nord-Süd Drift verhindern müssen, wie auch das sie sich in Gravitationssenken wie unter dem Pazifik ansammeln. Auch die haben ja schon ein größeres System an Bord um den Orbit zu erreichen entweder mit lagerfähigem Treibstoff oder mehr und mehr heute auch mit einem elektrostatischen Ionentriebwerk.

Schlussendlich ist es nicht automatisch so, dass Ionentriebwerke einen hohen spezifischen Impuls haben müssen. Es gibt auch Triebwerke mit geringer Beschleunigungsspannung, die dann einen spezifischen Impuls von nur 12000 bis 18000 m/s haben. Dies kann von Vorteil sein, wenn man eine enge Zeitvorgabe hat, da man (gemäß obiger Formel) bei 15.000 m/s Ausströmgeschwindigkeit den dreifachen Schub wie bei 45.000 m/s erreicht. Selbst wenn der Körper dann durch mehr Treibstoff mehr wiegt, geht, es dann erheblich schneller. Und es gibt einige Triebwerke, die liegen in diesem Bereich. Trotzdem erreichen auch sie problemlos Wirkungsgrade von 50% bei einer längeren Lebensdauer ohne die Forderung nach Abkühlungszyklen.

So verwundert es nicht, dass Lichtbogentriebwerke bisher ein Schattendasein führen – ich denke das wird auch so bleiben.

16.8.2017: Faktenbasierte Politik: die Automobilindustrie

Eines der Dinge ich mich nerven, ist das Journalisten sagen, Merkel würde anders Politik machen als „andere Politiker“ weil sie Physikerin ist und eine Sache voll durchdenken oder von hinten angehen.

Keine Ahnung wie sich die Journalisten vorstellen, welche Gedankenwelt ein Physiker hat, aber damit hat Merkels Politik nichts zu tun. Ich sehe eigentlich keinen großen Unterschied zu Kohl:

Von einem Naturwissenschaftler erwarte ich, dass man Politik macht, die den Fakten Rechnung trägt und die zukunftsorientiert ist und nicht nur auf den nächsten Wahlsieg schielt, kurzum, eine rationale Politik. In der losen Reihe will ich dies mal bei einigen Themen anschneiden, wie ich mir die Lösung vorstelle. Heute mit einem aktuellen Thema – der Automobilindustrie und wie die Politik hier auf eine Ökowende hinwirken kann.

Ich will Zetsche und die anderen CEO nicht aufschrecken, aber ich will mal mit einem Faktum beginnen, das mir seit der Ölkrise bewusst ist, und da war ich acht: Rohöl ist endlich, es wird immer teurer und die Araber können uns den Hahn zudrehen oder Preis diktieren.

Für mich resultiert, wenn ich ein Produkt baue, das direkt von einem Rohölprodukt abhängt daher zweierlei:

Gerade das tut die Automobilindustrie nicht. Da die Industrie gut verdient, denke ich auch nicht, dass der Staat Prämien geben sollte, übrigens auch nicht, wenn mal der Absatz einbricht, wie 2009 mit der Abwrackprämie. Es muss Eigeninteresse der Industrie sein, nach Alternativen zu forschen. Das ist meiner Ansicht nach übrigens nicht das Elektroauto, zumindest nicht in der Form, wie es dieses heute gibt, aber in anderer Form.

Einfacher und eigentlich selbstverständlich sollte es sein, die Abhängigkeit zu reduzieren, sprich den Spritverbrauch zu reduzieren. Doch auch hier sehe ich keine Bewegung. Nur mal als Beispiel: Der Golf 1 hatte einen 37 bis 82 kw Ottomotor (Diesel nur bis 51 kW). Der aktuelle Golf 7 einen 63 bis 265 kW (Diesel bis 125 kW) Motor. Die Motorisierung ist also angestiegen, man sollte das Gegenteil annehmen. Hier kann die Politik eingreifen: Wir sind soweit ich weiß das einzige Land ohne Geschwindigkeitsbegrenzung auf den Autobahnen. Zeit sie einzuführen, als Vorschlag genauso hoch wie in den Nachbarländern. Dann machen so hohe Motorisierungen keinen Sinn, mehr in der Praxis kann man schon heute kaum die Geschwindigkeit nutzen, dazu sind die Autobahnen zu voll.

Ich sehe es nicht als die Aufgabe der Politik eine Technologie zu fördern also Elektro, Hybrid, LNP oder Wasserstoff, aber die Politik sollte dafür sorgen das sich jeder Bürger effizient von A nach B bewegen kann, und zwar nicht nur wenn er ein Auto hat.

Dazu gehört bei mir zuerst mal, dass jedermann für jedes Fahrzeug einen Stellplatz vorweisen muss. Ich kann mich noch an Zeiten erinnern, wo man durch Straßen fahren konnte, ohne bei Gegenverkehr anhalten zu müssen. Heute sind die Straßen zugeparkt. Nicht mal bei Neubauten fordert man die Zahl der Stellplätze / Garagenplätze. Ich komme zweimal in der Woche durch ein Neubaugebiet – pro Wohnung ein Stellplatz gefordert. Doch meistens hat eine Familie zwei Autos – die Straßen sind genauso zugeparkt wie woanders auch. Da Straßen öffentliches Eigentum sind, ist das Parkverbot leicht durchzusetzen – einfach globales Parkverbot mit Ausnahme von Zonen, wo es Geschäfte gibt.

Eine Ausnahme von der Regel sehe ich: Wenn ich will, dass die Automobilindustrie zuerst mal effizientere Fahrzeuge baut, was sie heute nicht tut, dann kann ich über Parkerlaubnisse einen Anreiz schaffen. Ein effizientes Fahrzeug ist für mich eines das dem Bedarf angebracht ist – meistens sehe ich nur einen oder zwei Personen in einem Auto. Also sollte man kleine Autos wie einen Smart oder Mini fördern. Sie könnten eine Ausnahme vom Parkverbot erhalten. Allerdings auch gekoppelt an Effizienz, z.B. einer Maximalmotorisierung oder Maximaltreibstoffverbrauch. Vielleicht setzt die Industrie dann auch mehr auf leichtere Materialien anstatt überflüssigen Schnickschnack. Die gibt es ja schon. Man muss nicht mal die sonst gerne als Superwerkstoffe zitierten kohlenfaserverstärkten Kunststoffe zitieren – normaler im Großmaßstab produzierter Glasfaserverstärker Kunststoff, der fast genauso belastbare Vorgänger würde es auch tun. Schon er ist bei gleicher Belastung leichter als Stahl und wird z.B. im Flugzeugbau eingesetzt.

Die zweite Ausnahme gibt es für eine effiziente Nutzung von Autos. Heute dürfte es durch die IT-Infrastruktur kein Problem sein ein Carsharing Netz aufzubauen, und zwar flexibel. Also nicht nur, wenn jemand immer zur gleichen Zeit zum Büro fährt. Technisch sehe ich kein Problem eine App zu entwickeln, in der man den Startpunkt und Zeit eingibt, an einen Server werden die Infos geschickt, er sucht sich aus gemeldeten „freien“ Fahrzeugen das aus, das am nächsten der Position ist und Richtung Ziel fährt und schickt es zum Abholen. Auch für diese könnte man eine Ausnahme vom Parkverbot machen. Das würde sich auch für alle lohnen denn das Befördern muss ja nicht umsonst sein. Heute kann man bequem per Handy zahlen. In Schweden hat man so den bargeldlosen Zahlungsverkehr schon eingeführt.

Wo die Politik aktiv werden sollte, ist aber bei der Infrastruktur. Wenn ich eine zeitlich erträgliche Beförderung von A nach B genauso als Grundrecht sehe wie der Zugang zu schnellem Internet, Stromversorgung und Wasserversorgung – und das ist es auch, wenn wie heute üblich die meisten zur Arbeit pendeln müssen – dann muss der Staat wie in den anderen genannten Gebieten eingreifen, um die Infrastruktur bereitzustellen.

Das heißt: Ausbau des ÖPNV, Ausbau des Bahnnetzes anstatt Schließung von Strecken, höhere Taktung. Es bedeutet auch mehr Flexibilität: Bei uns ist der Bus groß, er wird aber nur zu den Stoßzeiten voll. Warum nimmt man nicht bei den anderen Zeiten einen kleineren mit halb so vielen Sitzplätzen? Analog fahre ich immer, wenn ich nach Nesselwang gehe, das letzte Stück von Kempten aus mit der „Bummelbahn“ - 38 Minuten für 27 km und das nur einmal pro Stunde. Auch hier hat man zwar den kleinsten Zug (einen Waggon) aber auch der wird kaum voll. Langfristig könnte man bei der Schiene auf autonome kleine Vehikel übergehen, die schon in Szenarien durchgespielt sind und auch technisch möglich sind – es sind computergesteuerte Vehikel in die einige Personen hineinpassen und die nach bedarf Haltestellen anfahren. Sie fahren auf Hauptstrecken in Kolone und nach dem nächsten großen Bahnhof trennt sich die Kolonne wieder nach Zielen. Computer können heute das durchführen und auch die autonome Steuerung inklusive Abbremsen bei Hindernissen ist kein Problem – es gibt bei der Bahn ja nicht so viele Einflussfaktoren wie im Straßenverkehr.

Wenn die Politik Technologien fördern will, dann natürlich nur solche, die in ihrem Interesse sind, aber nicht unbedingt in der der Industrie. Diese Kolonnenfahrt wäre so was. Das wäre auch für Autos möglich, wobei aber alle Autos das bieten müssten und das mit dem Hauptverkaufsargument der Automobilindustrie kollidiert: Diese will ja nicht Beförderungsmittel verkaufen, sondern „Lifestyle“ und viele haben auch ein überdimensioniertes Auto als Statussymbol. Anders kann ich mir die Flut von SUV aber auch Kombis nicht erklären. Daher sehe ich auch dem Vorhaben, das man nicht mehr selbst lenken soll (autonome Fahrzeuge und Fahrassistenten), kritisch gegenüber, denn das ist doch das, was die meisten wollen. Einfache Probe aufs Exempel: lassen sie doch einfach mal konsequent ihren Partner ans Steuer und beobachten sie sich selbst …

Das Wichtigste ist aber das die Politik die Randbedingungen schafft, das man gar kein Auto braucht. Das zu gehört mehr Fahrradwege, ein System, bei dem man Fahrräder ausleihen kann (auch mit Elektroantrieb, sonst wird es z.B. in Stuttgart bei 200 m Höhenunterschied zu den Vororten nichts).

Zurück zum Thema Elektroauto. Ich maße mir nicht an zu sagen, ob dies die beste Technologie ist. Ich denke zumindest Erdgas verflüssigt unter Druck wäre eine nähere Untersuchung wert – man kann zwar auch nicht so viel tanken wie bei Benzin, aber das geht wenigstens schnell. Erdgas ist zwar auch endlich, aber es gibt mehr davon als Erdöl und man könnte es begrenzt auch aus organischem Abfall erzeugen. Aber wenn ich wirklich auf Elektroautos setze, dann als Ergänzung zu einer guten Verkehrsinfrastruktur die anders als heute eine Alternative zum „normalen“ PKW ist. In einer solchen Infrastruktur brauche ich einen Wagen, um vielleicht von einem Vorort bis zur nächsten größeren Stadt zu fahren, wo ich umsteigen kann oder um Einkäufe zum machen – bei mir ist der Discounter zwar vor Ort, aber 1,2 km von meiner Wohnung entfernt. Der Aldi Markt hat übrigens rund 10 Fahrradstellplätze und rund 100 Parkplätze … Dazu reicht aber dann eine Batterie, die auf diese Strecke, sagen wir mal maximal 40 km ausgelegt ist. Damit ist die Batterie viel leichter, und wenn das Auto dann nur ein Zweisitzer aus GFK-Werkstoffen ist und entsprechend wenig Masse hat, dann kann ich darin auch einen gewissen Sinn erkennen. Ansonsten halte ich aus Effizienzgründen nichts von der Technologie: es macht keinen Sinn 1.000 kg Fahrzeug zu bewegen, wenn die Nutzlast (Person und Gepäck) 100 kg wiegen, der Energiespeicher aber 300 bis 400 kg. Da stimmt anders als bei einem Elektrofahrrad oder Elektroroller einfach der Verhältnis zwischen Aufwand und Nutzen nicht.

Es gäbe sicher, wenn man dies konsequent umsetzen würde, weniger Autos, dafür wären die dann auch wenigstens voll. Ich sehe das auch nicht als schlimm an. In meiner Erinnerung kam man auch in den Siebzigern mit weitaus weniger Autos als heute gut aus. Insgesamt halte ich das Auto in der heutigen Form für unerhöht ineffizient: 20.000 € Anschaffungskosten, nur um sich fortzubewegen, wenn es auch Alternativen gibt, dazu noch jährliche Kosten in ebenfalls vierstelliger Höhe. Bequemlichkeit ist viel wert, aber so viel? Man hat es mal ausgerechnet. Ein Autofahrer gibt über sein Leben im Durchschnitt 332.000 Euro für das Auto aus – dafür könnte er sich auch ein komfortables Eigenheim leisten und würde sich jeden Monat die Miete sparen.

Ich denke, wenn es genug Alternativen gibt, die auch gut sind, dann verzichten viele von alleine auf das Auto,

Vergleichen wir das nun mit der realen Politik:

Die wird von der Autolobby bestimmt. Es ist ja nicht mal so das die Politik überhaupt die Intension hat den Automobilherstellern irgendetwas vorzuschreiben. Nur einige Dinge die mir ohne viel nachzudenken spontan einfallen:

Ich stelle fest: VW, Daimler und Co fertigen ein Produkt, dessen Abgase die menschliche Gesundheit schädigen, und halten gesetzliche Vorschriften nicht ein. Jeder andere hätte nun einen Prozess am Hals. Wenn sie eine Heizung haben, welche die gesetzlichen Grenzwerte nicht einhält, wird die stillgelegt. Doch nicht so bei den Automobilherstellern. Die dürfen weiter die Umwelt verpesten und das jedes Jahr 38.000 Menschen weltweit durch Dieselabgase sterben.

Nicht mal eine Nachrüstung wird durchgesetzt. Dabei sollte das selbstverständlich sein. Soweit ich noch die gesetzlichen Regeln für die Gewährleistung im Kopf habe, ist das ein Produktmangel: Ein Produkt hat einen Mangel und das berechtigt bei jedem anderen Produkt den Konsumenten das Produkt zurückzugeben oder gegen eines, ohne den Mangel auszutauschen. Vorher muss er dem Hersteller Gelegenheit geben, den Mangel zu beheben. Hier wird von der Politik verordnet, dass deutsche Hersteller aus dieser Verantwortung entlassen werden, während sie in den USA zweistellige Milliardenstrafen zahlen müssen.

Dabei ist die Masche so uralt wie doof, trotzdem fallen Politiker immer drauf rein. Es muss nur einer rufen „Das kostet Arbeitsplätze“, schon kuschen alle. Hallo wie geht es im Land der politischen Dummköpfe? Wenn die Automobilhersteller nachrüsten müssen, dann können sie das von ihren üppigen Gewinnen bezahlen. Alleine Daimler hat dieses Jahr 2,72 Milliarden Euro an die Aktionäre ausgeschüttet. (Okay ich habe auch was davon bekommen) davon werden keine Arbeitsplätze geschaffen. Aber wenn in ganz Deutschland für 2,72 Milliarden Euro Autos nachgerüstet werden, das würde bei 1000 Euro pro Auto für knapp 3 Millionen reichen, dann schafft das eine Menge Arbeitsplätze. Bei Daimler und den Zulieferern, wo die Umrüstsätze hergestellt werden, und bei den vielen Werkstätten, wo sie eingebaut werden.

Man muss mal woanders hinschauen. Erinnert sich noch jemand an den Pentium Bug? 1995 entdeckte ein Mathematikprofessor, dass sich der Pentiumprozessor verrechnete. Nicht immer, nur bei bestimmten Zahlenkombinationen und selbst da war das Ergebnis nicht komplett falsch sondern nur bei Divisionen ab einigen Nachkommastellen falsch. So fiel der Fehler auch erst 2 Jahre nach Herauskommen des Chips auf. Intel hatte ihn sogar schon vorher entdeckt und stillschweigend korrigiert. Intel weigerte sich anfangs, umzutauschen. Argumentation: Das käme bei einem durchschnittlichen Anwender nur alle paar Tausend Stunden bei einer Rechnung (von mehreren Millionen pro Sekunde) vor. Der öffentliche Druck nahm aber zu und so tauschte Intel 1995 jeden Pentiumprozessor der betroffen war um. Das war so teuer, das es bis heute das einzige Quartal der Firmengeschichte ist, wo die Firma Verluste in Milliardenhöhe machte. Gegen diesen Mangel ist der Dieselskandal ein echter Supergau.

Es verlangt ja kein Mensch, dass die Automobilhersteller pleitegehen, nur das Sie ihren Gewinn, sagen wir mal für zwei Jahre für die Umrüstung verwenden. Was Arbeitsplätze kostet, ist letztendlich die Politik der Regierung, die die Automobilindustrie stützt. Eine Industrie die nicht fähig ist sich von einem eingefahrenen Geschäftsmodell zu trennen, das langfristig zum Scheitern verdammt ist. Eine Industrie, die es nicht fertigbekommt, ihre Produkte effizienter zu machen oder wenigstens auf eine neue Antriebstechnologie umzusteigen. Es dürfte doch jedem klar sein, dass eine solche Industrie, egal wie viele Arbeitsplätze sie heute sichert, dem Untergang geweiht ist. Anstatt das die Politik dafür sorgt, dass Sie sich wandelt und so die Arbeitsplätze wirklich sichert, stützt sie das bisherige Modell. Das kostet dann wirklich Arbeitsplätze, aber da Merkel und Co maximal bis zur nächsten Wahl denken, wird sich da nichts tun. Das ist auch das was ich schon anfangs kritisierst habe – heute denken Politiker nicht langfristig. Das zeigt auch der Dieselgipfel. Nur zur Erinnerung: Der Skandal wurde im September 2015 aufgedeckt. Warum erst jetzt ein Dieselgipfel? Vielleicht weil in knapp zwei Monaten gewählt wird? Ein Schelm wer Böses dabei denkt...


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