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Web Log Teil 574: 16.11.2019 - 28.11.2019

16.11.2019: Abwehrmöglichkeiten für NEO – Teil 1: Impulsmanöver

Neo BahnänderungNachdem ich schon einen Artikel über NEOCam und ihre Suche nach NEOs geschrieben habe, will ich mich heute mal mit den Abwehrmöglichkeiten beschäftigen und zwar mit konkreten Zahlen. Die msus man erst errechnen und daher erst mal eine Einleitung zur Methodik.

Es gibt sicher bei Raumfahrtagenturen Tools um das komfortabel zu berechnen, doch über solche verfüge ich nicht. Also baue ich mir als Softwaretechniker die Simulation selbst. Sie basiert wie meine Modelle für Orbitalmechanik im Prinzip auf dem Newtonschen Gravitationsgesetz:

Wenn die momentanen Positionen und Geschwindelten von Erde und NEO in allen drei Raumachsen bekannt sind, errechne einfach die Anziehung zwischen den Körpern und die Beeinflussung der Bahn, (inklusive der Sonne). Man erhält neue Koordinaten und das wiederholt man mit kleiner Zeitauflösung, bis sie sich begegnen.

Doch auch das musste ich noch etwas abspecken, denn für eine konkrete Berechnung müsste ja die Daten von einem Umlauf haben, bei der es garantiert zur Kollision kommt und die gibt es eben nicht. So bin ich für die Abschätzung ob der Körper mit der Erde kollidiert wie folgt vorgegangen:

Das sind viele Annahmen, aber es ist für mich die einzig mögliche Methodik. Man kann zwar leicht über NASA New Horizons Web Interface zu Koordinaten kommen, die man für eine Simulation nutzen kann, doch mit klassischer Bahnmechanik kommt man da nicht weiter. Das Vertrackte ist ja, das die NEOs durch die anderen Planeten beeinflusst werden. Das gewählte Beispiel Apophysis hat z.B. eine Bahn, die bis auf 2 Millionen km an die Venus heranführt. Man muss also komplexe Simulationen des Sonnensystems machen und ich habe keinen Server, den ich nur dazu einspannen könnte.

Beispiel 99942 Apophysis

Als Beispiel habe ich einen prominenten NEO genommen: Apophysis. Er wurde 2004 entdeckt, hat eine Bahn zwilchen 110 und 163 Millionen km und wird am 13.4.2029 die Erde in minimal 31.000 km Distanz passieren. Seine Größe wird auf etwa 300 bis 350 m geschätzt. Das entspricht etwa 40 Mrd. Kilogramm Gewicht. Allerdings ist bei einem so kleinen Körper die Große nur ungenau bekannt und ist aus seiner Helligkeit abgeleitet, die aber auch von den Reflexionseigenschaften abhängt und ob er ein Felsen oder ein Schutthaufen ist weiß keiner.

Zuerst habe ich mal festgestellt wo die Zündung am günstigsten ist. Wer sich mit Orbitalmechanik auskennt, kann das auch so beantworten: dann, wenn der Körper die höchste Geschwindigkeit hat, also im Perigäum. Die erste Grafik zeigt den Effekt, wenn die Zündung immer später im Orbit kommt. Der Effekt sinkt auf ein Minimum ab. Erst wenn man dann das Aphel erreicht, steigt er wieder an, denn nun hebt man das Perihel an, was die Umlaufszeit deutlich anhebt.

Das zweite ist der Winkel zur Bewegungsrichtung. Der ist wirklich von der Position abhängig. Beim Perihel und Aphel ist er nahe Null, hier für 140 Millionen km Distanz liegt der optimale Winkel bei rund 18 Grad.

Simulationsergebnis

Ich habe dann etwas gespielt. Mit einer Zündung in 111 Mill. Km Distanz und 0 Grad benötigt man 6,5 m/s, wenn die Erde nahe der Todeszone links steht. Dann passiert der Körper die Erde in 451 km Distanz. Er hat danach eine 148 x 331 Mill. km Bahn, wird also von einem Asteroiden, der sich vor allem zwischen Erde und Venus aufhält zu einem, der sich zwischen Erde und außerhalb Mars aufhält. Steht die Erde rechts, so reicht eine viel kleinere Veränderung: 0,5 m/s. Dann zieht er in 245 km Distanz vorbei und erreicht eine 148 x 318 Mill. Km Bahn. „Rechts“ bedeutet dabei: Der Asteroid zieht, wenn man die Bewegungsrichtung der Erde nimmt hinter ihr vorbei, also einem Punkt, den die Erde schon passiert hat „Links“ der Asteroid zieht vor der Erde vorbei an einem Punkt, den die Erde noch nicht erreicht hat.

Das sind Grenzwerte. Je nach Position der Erde wird der Impuls in diesem Intervall liegen. (Bild rechts: Korrektur mit 6,5 m/s in 111 Millionen km Distanz.

Berechnung

Zuerst mal eine Berechnung für Apophysis. Nach Wikipedia soll er rund 5 x 1010 kg wiegen. Um ihn nur um 0,5 m/s zu beschleunigen, muss man daher 2,5 x 1010 J aufwenden. Das entspricht beim leistungsfähigsten chemischen Treibstoff (Wasserstoff/Sauerstoff) mit 4600 m/s spezifischen Impuls rund 10,9 Millionen Kilogramm. Eine SLS kann rund 25 t auf eine Bahn zu diesem Asteroiden befördern. Das wären dann also etwa 430 Flüge.

Selbst wenn man einen kleineren Körper nimmt – NEOCam soll ja alle Körper über 140 m Durchmesser aufspüren sind es bei gleicher Dichte noch 35 Flüge die nötig sind und für die größere Geschwindigkeitsänderung um 6,5 m/s entsprechend mehr.

10 JahresprognoseDie Berechnung gilt aber nur für die Vermeidung der Kollision im selben. In der Praxis wird man es aber nicht so weit kommen lassen. Es gibt durch die Orbitänderung noch einen anderen Effekt: Die Umlaufsdauer ändert sich. Die Folgen erläutere ich an einem Gedankenexperiment. Nehmen wir an, eine Änderung erhöht die Umlaufdauer nur um 10 Minuten. Dann kommt der NEO zehn Minuten früher oder später am Kreuzungspunkt an. Die Erde ist dann noch nicht da und bei knapp 30 km/s legt sie in 10 Minuten 18.000 km zurück, also mehr als der Erddurchmesser. Beim nächsten Umlauf (319 Tage) sind es dann schon 20 Minuten und die Differenz 36.000 km. Die folgende Grafik zeigt die Positionsdifferenz, die sich im Laufe der Zeit ausbildet. Es sind nach zehn Jahren schon mindestens 100.000 km, also größer als die maximale Ausdehnung der Todeszone. Dafür ist nur eine Geschwindigkeitsänderung von 0,1 m/s notwendig. (Entsprechend 1100 t Treibstoff). Je früher man das macht desto kleiner ist der Aufwand, doch angesichts der Klimaproblematik und des Schielens von Politikern auf Wahlergebnisse halte ich 10 Jahre für die maximale Zeitdauer, die man ansetzen kann.

Trotzdem ist das energetisch mit chemischen Treibstoffen kaum zu schaffen. Das sind rund 30 Flüge mit der SLS, die maximal einmal alle zwei Jahre starten soll. Als Lösung wird dann immer eine Atombombe ins Spiel gebracht. Hier enthalte ich mich allerdings weitestgehend der Diskussion. Man gibt bei einer Atombombe die Sprengkraft in Kilo- oder Megatonnen TNT ab, das ist noch gut in Energieäquivalente umrechenbar. Allerdings ist für die Bewegungsänderung nur wesentlich, welchen Impuls eine Atombombe auf den Asteroiden überträgt. Das kann von der Gesamtenergie, die bei einer Wasserstoffbombe nur 30 bis 50 % als thermische Energie freigesetzt wird, nur ein Bruchteil sein, nämlich der den Asteroiden trifft und nicht ins Weltall geht.

Immerhin die Gesamtenergie kann man in TNT-Äquavialente umrechnen. 1 kt entsprechen 4,184 x 1012 J. Das heißt schon ein kleiner Sprengsatz von 1 kt Sprengkraft würde, wenn nur 10 % der Energie als Impuls (in die richtige Richtung) wirkt den Asteroiden Apophysis um 10 m/s beschleunigen also mehr als nötig um ihn selbst in einem Umlauf abzulenken. Die Gefahr ist allerdings groß, dass dieser Sprengsatz den Körper zerstört. Die meisten Asteroiden sind keine massiven Felsbrocken, sondern enthalten Hohlräume oder sind aus mehreren Teilbrocken zusammengeschweißt, die sich wieder durch eine Explosion trennen können. Die Folgen können dann unter Umständen schlimmer sein – kleine Körper verglühen oder explodieren in der Atmosphäre wie der Tscheljabinsk -Körper. Größere kommen aber durch und richten dann zwar kleineren Schaden an, doch es ist eben nicht ein Körper, sondern viele und deren Bahnen sind dann weitestgehend unbekannt. Man könnte selbst mit dem Einschlag eines 350 m großen Körpers leben, wenn man bei genügend Vorwarnzeit die betroffenen Gebiete evakuiert. Mit dem Earth Impact Programm errechne ich für Apophysis eine Zone von 60 km Radius, in der es Schäden an Gebäuden gibt. Eine Region dieser Grüßte zu evakuieren ist beherrschbar. Das entspricht der Zone um Tschernobyl, die man auch evakuieren musste und man hätte bei ausreichender Vorwarnung Wochen oder Monate dafür Zeit. Allerdings nur, wenn er nicht im Ozean einschlägt. Dann würde der erzeugte Tsunami wohl dazu führen, dass alle Küstenregionen um diesen Ozean evakuiert werden müssen. Demgegenüber ist der Effekt von vielen kleinen Körpern viel kleiner, aber sie decken zusammen eine größere Fläche ab und ihr Auftreffpunkt ist kaum vorhersagbar, auch weil sie viel schwerer aufzuspüren sind. Um einen vielleicht nicht ganz passenden aber von der Physik ähnlichen Vergleich zu ziehen: Der Schuss mit Schrotkugeln mag vielleicht nicht so tödlich wie der mit einer einzelnen größeren Patrone sein, aber er richtet viel mehr Zerstörung an.

Ich habe dann doch eine Simulation laufen lassen die Erde und Venus miteinschließt, die kommt mit den NASA Horizons Daten innerhalb der nächsten 10 Jahre (genauer gesagt bis zum 10.11.2020) nur zu einer minimalen Begegnung auf knapp 7,6 Millionen km. So sind diese wohl ungenau. In 1000 Jahren sind es dann 1,1 Millionen km. Allerdings zeigt die Simulation auch das eine Bahnänderung nicht alles verbessert. Denn wenn man den Kurs um 1,2 m/s ändert sinkt die minimale Passagedistanz in den 1000 Jahren auf 41000 km. Daran ändert sich auch nichts wenn man von der NASA die Daten vom 10.11.2028 abholt und nur noch das letzte Jahr simuliert.

17.11.2019: Das Artemisprogramm

Artemis, so heißt das aktuelle Mondprogramm ist noch nicht in den trockenen Tüchern, da geht schon der Run auf die Aufträge los. Nach Blue Origin will auch Boeing einen Lander bauen. Wie die einzelnen Teile – SLS und Orion auf NASA Seite, Mondlander und Lunar Gateway als „kommerzielle Aufträge“ (nur eine Umschreibung dessen das die NASA zwar nach wie vor alles bezahlt, aber weniger Einfluss auf die Konstruktion hat), zusammenspielen liest man bei der NASA nicht. Ich denke ich kann mir aber einen Reim machen. Der Knack und Angelpunkt ist die SLS. Die SLS wird in der Block IB Konfiguration, das heißt mit einer noch zu konstruierenden EUS-Oberstufe zwischen 34 und 40 t zum Mond bringen. Das hängt von Unsicherheiten ab, die Pakete gibt es ja noch nicht und ob es eine bemannte Mission ist oder nicht. Eine bemannte Mission hat nach NASA-angaben eine 3 t niedriger Nutzlast.

Daneben gibt es nur noch eine Startrampe, LC 39B ist ja an SpaceX vermietet. Wenn man annimmt, das die SLS Vorbereitungszeit in etwa wie bei der Saturn V ist, dann gibt es maximal einen Flug alle vier Monate, derzeit sind (aus finanziellen Gründen) ja nur Starts alle zwei Jahre geplant. Das sind zwei Einschränkungen: niedrige Nutzlast und niedrige Startrate. Die Saturn V hatte maximal 49,5 t Nutzlast also rund 10 t mehr und konnte bis zu sechsmal pro Jahr starten, also doppelt so häufig. Da heute die Hardware eher schwerer ist – die Orionkapsel wiegt 10 t, die Apollokapsel wog 5,4 t scheidet es aus, Mondlander und Orion gleichzeitig zu starten. Bei Startrampen hätte man wenigstens beides gleichzeitig starten können. Wie löst man also dieses Problem?

Nun kommt das Lunar Gateway ins Spiel. Von der NASA als Monderkungsstation angepriesen, hat sie meiner Meinung nach eine andere Funktion: Dort kann man Equipment oder Besatzungen parken. Denn die SLS wird den Mondlander nicht mitführen können, selbst wenn er nur so viel wiegt, wie das LM von Apollo ist das zu viel für die SLS. Die Orion wiegt schon 28 t, das ist etwas weniger als das CSM von Apollo, aber das schleppte auch den LNM mit in den Orbit und den Treibstoff benötigt die Orion nicht. Also muss man ihn separat starten. Zumindest bei Boeings Lander ist das auch vorgesehen. Er wird autonom in einen Haloorbit um den Mond einschwenken. Da man nur eine Startrampe hat und es realistisch Monate dauert, bis man die nächste SLS startfertig hat, denke ich wird man zuerst die Besatzung starten. Sie koppelt im Mondorbit an das Gateway an und wartet dort auf den Mondlander. Der wird dann angekoppelt, die Besatzung steigt um und landet. Ursprünglich wollte die NASA ja sogar einen wiederauffüllbaren Lander, denn hätte man bei dem Konzept mehrmals verwenden können. Das hat sie fallen lassen, weil Firmen meinten, das wäre zu schwer umzusetzen. Ich halte es aber auch aus einem zweiten Grund für unsinnig: Bei Apollo wog die Abstiegsstufe leer rund 2 t und die Aufstiegsstufe auch 2 t. Hätte man die Abstiegsstufe nach der Landung wieder in den Orbit gebracht, man hätte grob die doppelte Nutzlast landen müssen. Das macht dann auch zwei Starts notwendig. Man spart dann nur den zweiten Lander. Zumindest Boeings Entwurf ist zweistufig.

Ein Vorteil des getrennten Starts ist, dass der Lander viel schwerer sein kann. Der Apollo Lander wog 14,5 t. Nun kann er mindestens 37 t wiegen. Allerdings braucht er zusätzlichen Treibstoff, da er erst in einen Mondorbit einschwenkt. Das LM von Apollo würde 22 t wiegen, wenn es den Treibstoff für das Einschwenken in den Haloorbit mitführen würde. Trotzdem ist so der Lander netto 15 t schwerer und das sind fast 70 %. Entsprechend schwerer kann die Aufstiegsstufe mit den Systemen für die Besatzung und Ausrüstung sein, denn ich glaube, dass eine so leichte Konstruktion wie beim LM heute nicht mehr die Sicherheitsanforderungen erfüllen würde.

Anders als von der NASA angegeben, denke ich, das das Lunar Gateway kein „Outpost“ oder eine Forschungsstation sein wird. Parallelen zur ISS sind angebracht: aus einem Mondorbit heraus kann man eigentlich nur Fernerkundung betrieben und die spielt auch bei der ISS keine Rolle. Das geht einfacher mit Satelliten und so ist es auch beim Mond. Natürlich wird die Station als Generalprobe für einen Marstrip postuliert. Als Gemeinsamkeit ist es dort in etwa so beengt wie bei dem Modul, das zum Mars fliegt und man ist außerhalb des Strahlungsgürtels. Aber dann hört es mit den Gemeinsamkeiten schon auf. Was einen Marstrip so herausfordernd macht ist, dass alles funktionieren muss und man auch wegen der Zeitverzögerung kaum bei Reparaturen helfen kann. Die Zeitverzögerung ist beim Mond auch da aber mit 1,5 s relativ klein – die Bodenkontrolle antwortet ja auch nicht sofort, sondern spricht sich intern ab (um mal den berüchtigten Programmfehler von Apollo 11 als Beispiel zu zitieren: da vergingen 23 Sekunden zwischen Alarmmeldung und Antwort, also 20 Sekunden mehr als die zweifache Signallaufzeit. Und wenn selbst die Station unbrauchbar wird, kann die Besatzung in die Orion wechseln und heimfliegen. Sie ist zwo nicht wie bei einer Sojus die von der ISS abkoppelt, innerhalb von weniger als zwei Stunden zu Hause, aber das ist auch bei der ISS nur der absolute Notfall. Normalerweise würde man nur abkoppeln und im Orbit bleiben und dann analysiert die Missionskontrolle das Problem und versucht es zu beheben sofern möglich und erst wenn feststeht das die Besatzung definitiv nicht zurückkehren kann würde sie landen.

Aber wie schon gesagt: für die Generalprobe eines Marstrips ist das Lunar Gateway nicht geeignet. Beengte Verhältnisse könnte man auch schaffen wenn man ein kleine Station im Erdorbit platziert und nach Besatzungstransfer von der ISS abkoppelt und für die Analyse des Strahlenrisikos braucht man keine Menschen an Bord, da reichen auch die Dosimeter und Dummies. Zudem ist geplant, das Lunar Gateway mit Fracht von der Erde aus zu versorgen. Es fehlt also die Autarkie die eine Marsmission aufweisen muss. Den einzigen Vorteil, den ich sehe, ist das eine Besatzung so mehrere Landungen durchführen könnte, indem sie nach der ersten Landung wieder in das Lunar Gateway geht und wartet, bis der nächste Mondlander ankoppelt. Das wäre aber ein Bruch mit der NASA-Tradition, die bisher immer viele Astronauten eingesetzt hat. Beim Space Shuttle Programm plante in der Anfangszeit Deke Slayton mit wenigen Besatzungen, die viele Flüge absolvierten, im Schnitt alle sechs Monate einen neuen. Die NASA entschied anders und rekrutierte viele Astronauten. Das blieb so. Im Jahr 2000 gab es 149 aktive Astronauten. Bei damals sechs Space Shuttle Missionen und durchschnittlich 6 Astronauten pro Orbit wäre jeder also nur alle 4-5 Jahre zum Einsatz gekommen. Heute sind es 38 Astronauten. Bei vier Besatzungswechseln pro Jahr und drei Astronauten pro Flug (mit den kommerziellen Vehikeln – bei der Sojus sind es eher 1,5) sind es auch mehr als drei Jahr zwischen zwei Einsätzen (im Durchschnitt). Und nun soll eine Besatzung gleich mehrere Landungen durchführen? Halte ich nicht für wahrscheinlich. Würde aber einen SLS Start einsparen, wenn man bei der ersten Mission genügend Vorräte mitführt. Immerhin würde der Wechsel von Schwerelosigkeit und geringer Schwere eine gewisse Simulation der Marsmission aber auch nur eingeschränkt. Die kurze Zeit auf der Oberfläche von maximal 14 Tagen (man wird wohl nicht über die Mondnacht bleiben) ist zumindest nicht mit den 300 bis 550 Tagen auf dem Mars (je nach Missionsauslegung) vergleichbar.

Beurteilung

In der Form wie ich es skizziere macht es Sinn und es ist der beste Weg es mit der SLS umzusetzen. Man könnte auf das Lunar Gateway verzichten, wenn man zuerst den Mondlander startet und ihn in einem Mondorbit parkt (es gibt auch stabile Mondorbit, der LRO ist z. B. In einem solchen). Er müsste dann aber über Monate dort betrieben werden, während man sonst von ihm nur eine Lebensdauer von weniger als einem Monat erwarten müsste. Konzepte wie von Blue Origin mit kryogenen Treibstoffen scheiden dann aus, weil man diese nicht so lange kalt halten kann. Mit heutiger schwerer Hardware benötigt man sonst eine größere Trägerrakete. Selbst bei der Ares V waren zwei Starts vorgesehen: einen unbemannten mit der letzten Stufe und dem Mondlander und einen bemannten mit der Ares I. Beide zusammen hätten im Erdorbit über 200 t gewogen und 62,8 t zum Mond transportiert. Die SLS kommt auf weniger als zwei Drittel dieser Nutzlast und entsprechend sind mehr Starts nötig. Ja bei zwei SLS Starts kann man sogar 71 bis 77 t zum Mond schicken, also noch mehr als bei einer Ares V/I Kombination.

Kleine Notiz am Rande: SpaceX will natürlich auch ein Stück vom Kuchen abhaben. Nur wie, das gehen soll wenn man wi im obigen Artikel angenommen das Starship verwenden soll ist mir ein Rätsel. Musk will ja das Kunststück fertigbringen die Masse von 200 auf 120 t zu drücken und die Nutzlast dann von 20 auf 100 t anzuheben. Doch selbst wenn das klappt, reichen 100 t Treibstoff nie aus 120 t auf einen Fluchtkurs zu bringen, geschweige denn auf dem Mond zu landen (das die NASA das Starship zum Besatzungstransfer zum Gateway benutzt dürfte angesichts der eigenen Orion ausscheiden). Doch das Vorbeiplanen an den Kündenwünschen ist ja bei SpaceX nichts Neues oder um es mit den Worten des Chefs zu sagen: „Musk admitted he does “zero market research whatsoever,” according to Space.com.“

18.11.2019: Abwehrmöglichkeiten für NEO – Teil 2: Anstreichen

Eine zumindest in manchen Medien gern propagierte Methode uns vor dem Einschlag eines NEO zu schützen ist es ihn anzustreichen. Klingt doch toll und irgendwie nach grundsolider handwerklicher Arbeit und löst nebenbei das Arbeitslosenproblem, wenn Tausende von Malern einen Asteroiden anstreichen …

Abbildung 1Scherz beiseite. Das Phänomen beruht letztendlich auf dem Strahlungsdruck des Lichts. Das ist der Druck, den das Licht selbst ausübt, nicht zu verwechseln mit dem Impuls, den sie durch Ionen wir Protonen oder Alphateilchen ausübt, diese haben aber in der Summe einen noch kleineren Impuls. Bei 100 % Absorption, das würde vorliegen, wenn der Asteroid ganz schwarz wäre und alles Licht schluckt macht er 4,6 Mikro-Pascal aus, entsprechend einem Schub von 4,6 µN/m². Würde er das Licht total reflektieren, dazu müsste er mit einer reflektierenden Schicht wie ein Spiegel versehen sein, so wäre der Impuls maximal doppelt so groß also 9,2 Mikro-Newton.

Auf einen Quadratkilometer Fläche wirkt also nur eine Kraft von maximal 9,2 Newton, das wäre auf der Erde der Druck, den ein Gewicht von 1 kg ausübt. Daher werden bei uns auf der Erde auch tiefschwarz angestrichene Häuser durch den Sonnenschein nicht vom Fleck bewegt. Doch Asteroiden sind klein und der Schub ist immer da, über Jahre und Jahrzehnte kann man so doch vielleicht zu einer größeren Änderung kommen. Zeit also das Mal genauer zu betrachten.

Zuerst wie würde man es umsetzen? Nun sicher nicht, indem man mit Pinseln den Asteroiden anstreicht. Man benötigt nur eine Substanz, die viel heller als die normale Oberfläche ist. Solche Pigmente findet man auch in Wandfarbe, nur könnte man auf das Lösungsmittel verzichten. Es muss aber kein Pigment sein. Styropor ist auch hell und besteht zum größten Teil aus Luft (die Körner würden sich so im Vakuum sogar noch vergrößern und dann platzen, was ihre Oberfläche weiter vergrößert). Schon normales Polystyrol kann mit einer Dichte von 15 kg/m³ gefertigt werden. Eine 2 mm dicke Schicht würde dann nur 30 g wiegen. Doch wie trägt man es auf? Das ist relativ einfach. Es funktioniert im Prinzip wie bei einem Farbsprühgerät. Bewegt sich ein Satellit über den Körper, so muss er nur das Material nach hinten gegen die Bewegungsrichtung leicht beschleunigen. Bei den Körpern, von denen wir reden, mit einem Durchmesser von weniger als einem Kilometer, liegt die Kreisbahngeschwindigkeit bei unter 1 m/s. Schon eine geringe Beschleunigung gegen die Bewegungsrichtung führt dazu das das Material geradewegs auf die Oberfläche trifft. Eher hat man das Problem, das es dort bleibt, also nicht zu stark beschleunigen. Hilfe leistet die elektrostatische Aufladung durch die permanente Bombardierung mit Plasmateilchen von der Sonne. Zu berücksichtigen ist auch, das man die ganze Oberfläche abdecken muss, schließlich rotiert der Körper, auch wenn nur die Hälfte dem Licht ausgesetzt ist. Daneben ist die Oberfläche nicht eben, was sich in einem Mehrverbrauch ausdrückt. Realistisch wird man also, wenn man die 2 mm Styroporschicht als Referenz nimmt, mehr als 60 g/m² absorbierten Fläche brauchen.

Eine andere Umsetzung nimmt die Technologie von Sonnensegeln. Diese setzen ultradünne Folien ein, die aufgespannt werden. Das hat mehrere Vorteile. Zum einen sind diese reflexiv beschichtet. Dadurch ist der Impuls viel höher als bei der Reflexion. Zum Zweiten wiegen die Folien weniger. 10 bis 15 g/m² Flächengewicht wurden bei kleinen Segeln erreicht, größere könnten noch leichter sein, (dazu kämen aber noch Streben und Entfaltmechanismus). Dann kann das Segel größer als der Asteroid sein und somit viel wirksamer. Zuletzt kann man es drehen und so aktiv den Kurs beeinflussen.

Nachgerechnet

Abbildung 2Ich habe wie im ersten Beispiel den Asteroiden 99942 Apophis genommen. Er hat einen Durchmesser von 325 kg und eine Masse von 10 Millionen Tonnen. Beides sind geschätzte Werte, aber irgend einen Wert benötigt man. Astroiden sind relativ dunkel. Der Mond hat einen Reflexionsgrad von 12 %, Bennu einen von 4,4 % Ryugo liegt zwischen 3,7 und 7,8 %. Nur Itokawa soll eine hohe Albedo von 23 – 53 % haben (die Quellen sind sich da nicht einig). Demgegenüber erreichen weiße Pigmente eine Reflexion von über 90 % (zu klären wäre noch, ob das Styropor nicht nachdunkelt durch die UV-Strahlung und ihre induzierten Reaktionen, dann wäre ein Weißpigment wie Titanoxid vielleicht doch besser). Nimmt man eine Reflexionsänderung nur von 70 % an und bedeckt die gesamte Oberfläche des Asteroiden mit Pigmenten, so kommt man nach 30 Jahren auf folgendes Ergebnis:

Wie die Grafik zeigt, ändert man nach 30 Jahren die Position nur um rund 300 km, die Gesamtbeschleunigung beträgt gerade mal 3 mm/s über diese Zeit. Wir benötigen, wenn ich von obigen 30 g/m² ausgehe und man Unebenheiten ignoriert knapp 2500 kg Pigmente, das wäre immerhin mit einer heute zu startenden Mission ohne Scherlastrakete zu schaffen. Aber die kleine Geschwindigkeitsänderung und die Positionsabweichung von 300 km zeigt, das ist viel zu wenig. Wenn man den Asteroiden nur um den Erddurchmesser verschieben will (wie im ersten Artikel gezeigt reicht das, weil die Erde den Kurs zu sich krümmt, nicht aus) müsste die Abbremsung um den Faktor 40 bis 50 besser sein.

Der Schluss ist aber auch logisch, denkt man das nämlich weiter so müsste auch die normale Oberfläche mit fünf bis zehnmal kleinerem Reflexionsgrad in der fünf bis zehnfachen Zeit dieselbe Positionsänderung erreichen. Bedenkt man das der Asteroid seit 4,5 Milliarden Jahren existiert und immer noch die Sonne umkreist, so ist klar das er bei einer wirksamen Beschleunigung nur durch den Strahlungsdruck er längst das Sonnensystem verlasen hätte. Dieses Schicksal hat Staub, bei dem das Oberflächen/Massenverhältnis viel günstiger ist.

Für das zweite Beispiel habe ich nun ein Sonnensegel genommen, das größer als der Asteroid ist und es solange vergrößert, bis nach 30 Jahren in etwa eine Abweichung von 15.000 km herauskommt. Bedingt durch die elliptische Umlaufbahn schwankt die Positionsabweichung etwas, doch auch im Minimum sind es noch über 12.000 km. Ich komme auf eine Fläche von 2.000.000 m² bei einer Annahme von 90 % Reflexion und vorher 10 % Absorption. Wenn ein Quadratmeter mit Streben und Entfaltmechanismus 20 g wiegt, was technisch schon anspruchsvoll ist, würde das Segel bei dieser Größe 40 t wiegen. Das bekommt nicht mal eine SLS transportiert.

Immerhin hat man damit, die Möglichkeit den Kurs gezielt zu beeinflussen. 99942 Apophis hat ja ein Aphel, das mit 162 Millionen km leicht außerhalb der Erdbahn liegt. Er hat die Erdbahn in den vergangenen 5 Milliarden Jahren, seit es ihn gibt, etliche Male gekreuzt (würde sich die Bahn nie verändern, dann etwa 5 Milliarden Mal), warum ist er noch nie eingeschlagen? Weil die Bahnneigung 3,3 Grad beträgt. Er passiert so die Erdbahnebene meist oberhalb oder unterhalb der Erde. Deswegen kommt er, obwohl das Perihel nur 2 Millionen km außerhalb der Venusbahn liegt, in 2000 Jahren der Venus nur auf 5,5 Millionen km nahe, viel weniger nahe als der Erde. Wenn man mit einem Sonnensegel die Bahn beeinflussen würde, so würde man die Bahnparameter verändern, die zu einer maximalen Abweichung führt und es laufend drehen.

Alternative Ionentriebwerk?

Abbildung 3Mit chemischen Treibstoff – das zeigt Teil 1, benötigt man viel zu große Massen um einen Asteroiden zu bewegen. Etwas besser sieht es mit Ionentriebwerken aus. Gängige Exemplare haben einen spezifischen Impuls von 30 bis 45 km/s, also zehnmal besser als beim chemischen Antrieb. Große Triebwerke für bemannte Marsmissionen werden gerade entworfen und sollen 60 bis 80 km/s erreichen. Technisch möglich sind bis 200 km/s. So kann man den Treibstoffverbrauch um den Faktor 10 bis 40 senken.

Ansonsten gibt es viele Ähnlichkeiten zum Sonnensegel: Der Antrieb ist ein Niedrigschubantrieb, er arbeitet sehr lange. Aber anders als beim Sonnensegel ist der Treibstoff endlich. Ich habe auch dafür eine Simulation geschrieben. Aber schon Kopfrechnen zeigt: Die Geschwindigkeitsänderung ist klein. 50.000 kg Treibstoff, das ist immerhin mehr als eine SLS transportieren kann, mit dem Antrieb mit dem höchsten Impuls (78 km/s) können den 10 Millionen Tonnen schweren Asteroiden nur um 0,39 m/s beschleunigen (78.000*50.000/10.000.000.000). Der Ionenantrieb punktet durch die lange Betriebsdauer. Bei einem 1 MW Reaktor und 60 % Wirkungsgrad muss er über 8 Jahre arbeiten, sodass trotz der kleinen Änderung die Distanz am Schluss über 56.000 km sind. Allerdings kann man das auch erreichen, wenn man einen Impuls vor 8 Jahren macht, dann ist die Änderung sogar noch größer. Hätte man den Impuls gleich am Anfang durchgeführt, die Abweichung läge nach 10 Jahren bei 530.000 km. Man kommt, wenn man genügend Zeit hat, also mit dem chemischen Antrieb weiter als es zuerst aussieht. Es reicht dann auch um nur 0,04 m/s zu korrigieren, um dieselbe Abweichung zu erhalten, was den Vorteil eines Ionenantriebs (der neben dem Treibstoff ja auch eine Stromversorgung in Form von Solarzellen oder eher noch einem Reaktor benötigt) weitestgehend wieder reduziert.

Auch das Sonnensegel muss riesig sein, um in annehmbarer Zeit (wieder 10 Jahre) die nötige Positionsänderung durchzuführen. Wenn man die 50.000 km Positionsänderung von oben übernimmt, so kommt man bei Apophis auf einer Fläche von 25 km², die auch bei 20 g/m² dann schon 500 t wiegen, also mehr als die 50 t Treibstoff für den Ionenantrieb oder etwa 89 t chemischem Treibstoff (LOX/LH2).

Was hilft ist eigentlich nur Zeit, denn die Abweichungen der Körper werden ja immer größer, da die Umlaufbahnen unterschiedliche Perioden haben. Sie erreichen dann nach einigen Tausend Jahren ein Maximum, um danach wieder abzunehmen. Das zeigt auch Abbildung 4 – der gleiche Ionenantrieb nur diesmal eben über 30 Jahren, obwohl er nach 9 Jahren schon keinen Treibstoff mehr hat (Farbübergang blau → grün). Der Abstand wächst weiter an, nur nicht mehr so stark, als wenn ein Antrieb aktiv ist. Das Problem hat so deutliche Parallelen zur Klimapolitik: je früher man etwas unternimmt, desto kleiner der Aufwand um eine weltweite Katastrophe zu verhindern. Und daher erwarte ich das, wenn man wirklich mal einen Körper findet, der mit der Erde kollidieren könnte, man erst wenige Jahre vorher reagiert. Apophis ist übrigens so ein Körper – sein Einschlagsrisiko für den 13.4.2029 beträgt 2,7 %, allerdings mit einer großer Unsicherheit.

21.11.2019: Wir konstruieren eine Oberstufe für das Starship

Eigentlich wollte ich heute ja meinen Senf zur CDU geben, aber inspiriert durch den gestrigen Blog über Auftanken im Orbit und der Tatsache, das SpaceX ihren Prototyp in die Luft gejagt hat (ich nahm nicht mal an, dass das ein Prototyp war, sondern nur ein Mockup, also eine Fotokulisse, weil man auf den Fotos einwandfrei Beulen und die Nieten sieht, mit denen die Bleche verbunden wurden – so was würde man niemals in der Raumfahrt einsetzen und Nieten gibt es schon in der Luftfahrt lange nicht mehr, weil von ihnen Risse ausgingen).

Problemstellung

Das Starship kann maximal 100 t in einen LEO bringen und wiegt in der Endform 120 t, anfangs sollen es eher 180 bis 200 t sein (ich behalte mal meine Meinung für mich, was das für eine Konstruktion ist die man so einfach auf die Hälfte des Gewichts verschlanken kann oder welche Vorstellungen der hat, der diese Maxime ausgegeben hat). Mit der Raketengundgleichung und dem bekannten Maximalimpuls des Raptors von 3727 m/s (offen ist ob der auch in der Praxis erreicht wird) kann man leicht errechnen, dass wenn das Starship anstatt Nutzlast noch 100 t Treibstoff in den Tanks belässt, es maximal seine Geschwindigkeit um 2259 m/s ändern kann, das reicht nicht mal für einen GTO-Orbit.

Anstatt nun ein 120 t Gefährt mit vielleicht 10 t GTO Nutzlast nun aufzutanken, wäre es meiner Ansicht nach viel sinnvoller, eine neue Stufe einzuführen. Diese hat ein viel kleineres Leergewicht und damit die Philosophie erhalten bleibt, soll auch sie wiederverwendbar sein.

Analyse

Ich weiß fü r Musk ist, das ein Fremdwort, aber ich beginne mit einer Marktanalyse. SpaceX bedient vor allem zwei Märkte: den der US-Regierung (etwa 70 bis 80 % der Einnahmen) und den kommerziellen Markt für Satelliten in den GTO. Andere Starts machen nur wenig am Launchmanifest aus. Also ist es sinnvoll, die Anforderungen für diese Märkte zu studieren.

Kommerzielle Satelliten in den GTO haben unterschiedliches Gewicht. Das Groß liegt heute um die 5 t, es kann herab bis 3,5 t und hinaus bis 7 t gehen. Satelliten über 6 t Gewicht sind jedoch selten, weil dann die Träger, die sie transportieren können, auf zwei abnimmt. Also Anforderung hier: maximal 7 t in einen GTO mit einem dV von 1500 m/s.

Bei Regierungsnutzlasten ist das Spektrum größer. Die NASA hat wesentlich niedrigere Anforderungen, als die USAF, benötigt dafür aber Raketen die Fluchtbahnen erreichen. Die höchsten Anforderungen sind die des NSSL Programms., In der Kategorie C muss eine Rakete 17 t in einen polaren Orbit transportieren oder 6,6 t in den GEO. Einen polaren Orbit in 830 km Höhe erreicht das Starship noch selbst, den GEO nicht mehr. Anforderung hier also 6,6 t in den GEO.

Anforderungen

Das Starship erreicht keine niedrige Bahnneigung wie dies bei einem Start in Äquatornähe der Fall ist. Auf der anderen Seite muss die Oberstufe später wieder eingefangen werden, darf also die Ursprungsbahnneigung nicht verändern. Ich habe als GTO-Orbit daher einen supersynchronen 200 x 80.000 km x 27,9 Grad angenommen. Das dV beträgt 2827 m/s.

Für den GEO sind es bei gleichen Ausgangsdaten mehr: nämlich 4410 m/s, da er eine Null grad Bahnneigung hat.

Für planetare Bahnen liegt die Geschwindigkeitsanforderung noch unter dem GTO. Beim Mars bei maximal 3,9 km/s.

Es bietet sich an, zwei Stufen zu konstruieren. Nicht nur ist die Geschwindigkeitsanforderung für den GEO viel größer, sondern der ganze Treibstoff für die Rückkehr muss auch dorthin befördert werden. Mit einer Stufe, das ist leicht errechenbar, schafft man nur bei extrem hohem Strukturfaktor den Weg hin und zurück – die 8820 m/s sind mehr als die 8550 m/s für die direkte Mondlandung und Rückstart aus dem letzten Blog.

Da SpaceX kein Triebwerk in der benötigten Klasse hat – Merlin und Raptor sind viel zu schubstark und auch zu schwer - kann man frei planen. Ich bin für lagerfähige Treibstoffe. Zum einen erleichtert das vieles. Der Treibstoff kann nicht verdampfen – es vergehen bei einer GEO-Mission mindestens 11 Stunden zwischen erstem und letztem Manöver. Es können bei komplexeren Profilen auch mehr sein. Nach der Mission ist es sinnvoll, die Stufe in einer etwas höheren Mission zu parken. Zum Beispiel in 350 km Höhe, dann sinkt sie in überschaubarer Zeit sowieso auf die niedrigere Orbithöhe zuletzt muss man aber das letzte Stück doch angetrieben zurücklegen und das kann nach Wochen oder Monaten sein – kein Problem bei lagerfähigem Treibstoff. Zudem benötigt jede Stufe noch ein Lageregelungssystem, um die korrekte Lage während Freiflugphasen einzuhalten und sich vor der Zündung neu auszurichten. Die kleinen Lagereglungstriebwerke nutzen alle lagerfähigen Treibstoff (auch die Dracos bei SpaceX) und diese können sich so am Hauptvorrat bedienen. SpaceX hat für die Falcon 1 das Kestrel produziert, das mit 30,7 kN Schub zwar etwas schubschwach ist, aber man kann auch zwei oder mehr davon einsetzen. Alternativ entwickelt man ein neues Triebwerk. Es muss ja keine druckgeförderte Stufe sein. Für das Aestus Treibwerk war auch ein Upgrade mit einer Turbopumpe geplant, die den Schub verdoppelt hätte und den spezifischen Impuls auch erhöht. Ich gehe bei den Massekalkulationen aber von Druckförderung und entsprechend schweren Tanks aus. Der spezifische Impuls ist der des Kestrels.

Die Tankmasse habe ich aus dem Datenblatt des Tanks für die Orion entnommen – 110 kg bei 2100 Bruttovolumen. Bei 2/3 nutzbaren Volumen (Rest Druckgas) und Dichte 1,12 ist das bei NTO/MMH ein Verhältnis 14,2 zwischen Voll- und Leermasse. Wenn ein eigenes Heliumgassystem für die Druckbeaufschlagung eingesetzt wird, was bei größeren Stufen sinnvoll ist, wird es noch günstiger. Dann kann man den Tank voll füllen benötigt aber eine Gasflasche mit Helium. In der einfachen Konzeption lebt man damit das bei Entleerung der Tankdruck von 25 auf 8,3 Bar sinkt. Für die Avionik und das Triebwerk habe ich dagegen konstant 400 kg angenommen. Sei ist ja auch unabhängig immer notwendig, egal wie groß der Tank ist. Das Ganze ist nicht in eine Gleichung packbar, sondern nur numerisch zu lösen. Ich habe das Mal für euch getan und komme bei den 7.000 kg in den GTO auf folgende Daten:


Parameter

Wert

Einheit

Abgesetzte Nutzlast:

7.000,0

kg

Geschwindigkeitsänderung:

2.827,0

m/s

Geschwindigkeitsänderung:

3.100,0

m/s

Strukturfaktor Stufe:

14,200

Startmasse:

29.579,0

kg

Stufenmasse:

22.579,0

kg

Leermasse:

1.962,0

kg

Masse vor Satellitenabtrennung:

11.883,6

kg

Masse nach Satellitenabtrennung:

4.883,6

kg

Für 6600 kg in den GEO ergibt sich dagegen keine Lösung mit nur einer Stufe. Selbst bei 200 t Startmasse. Logisch, denn Ln(14,2) also nur Logarithmus aus dem Strukturfaktor multipliziert mit 3100 m/s ergibt gerade mal die 8100 m/s und da ist eben keine Nutzlast dabei. Die Lösung besteht hier in abrufbaren Tanks. Das heißt nach Erreichen des GEO werden die leeren Tanks abgeworfen und nur die Kernstufe tritt die Rückreise an. Mit abwerfbaren Tanks kommt man zu den Daten:


Parameter

Wert

Einheit

Abgesetzte Nutzlast:

6.600,0

kg

Geschwindigkeitsänderung:

4.410,0

m/s

Geschwindigkeitsänderung:

3.100,0

m/s

Strukturfaktor Stufe:

14,200

Strukturfaktor Abwurftanks:

14,200

Startmasse:

47.814,0

kg

Stufengesamtmasse:

41.214,0

kg

Leermasse:

525,26

kg

Abwurftanks voll:

39.036,3

kg

Abwurftanks leer:

2.749,0

kg

Stufe ohne Abwurftanks voll

2.178,7

kg

Masse vor Satellitenabtrennung:

11.527,8

kg

Masse nach Satellitenabtrennung:

4.927,8

kg

Die Stufe wiegt erheblich mehr, trotz der abwerfbaren Tanks. Aber ein Starship könnte immer noch weitere 50 t Nutzlasten transportieren oder zwei dieser Stufen, bei der GTO-Nutzlast wären es sogar drei. Wie man sieht wiegen die beiden Kernstufen aber unterschiedlich viel: einmal 2,2 t und einmal 22,6 t. Aber anders ist es nicht zu lösen, außer man setzt auch bei der ersten Stufe Abwurftanks ein. Dann sinkt deren Masse auf auf 15,7 t ab von denen 14,5 t Tanks sind. Die Differenz beträgt dann nur noch 1 t.

Es gibt dann zwei Möglichkeiten: Zum einen kann man die Stufe erneut auftanken. Dann muss sie über einen Mechanismus dafür verfügen und das Starship ebenso. Bei Zusatztanks müssten die auch noch installiert werden, damit wäre das Vehikel in etwa so komplex wie ein ATV oder ein anderer autonom ankoppelnder unbemannter Transporter. Das beides Zusatzmasse kostet und teurer ist, bin ich für die zweite Lösung: Wenn die Mission beendet ist und das nächste Starship im Orbit, manövriert die Stufe sich zu ihm und das Starship sie ein und bringt sie zurück zur Erde. Dort kann man sie problemlos überprüfen neu befüllen und dann erneut starten. Diese Lösung ist viel einfacher umsetzbar und war auch für die Reuse Agena vorgesehen, einer Umsetzung dieses Konzepts mit der Agena Oberstufe und dem Space Shuttle.

Für planetare Bahnen hätte schon die kleinere Lösung eine Nutzlast von 7 t zum Mars.

23.11.2019: Inhaltlich insolvent

Es rumort in der CDU. Nachdem sich Merz ja schon vor einigen Wochen in Stellung gebracht hat und meint die Regierungsarbeit wäre „grottenschlecht“. Nun regt sich weiterer Widerstand. In BW gab es am letzten Wochenende gleich zwei Wortmeldungen. Die CDU-Spitzenkandidatin für die nächste Wahl Eisenmann hält die CDU für altbacken und langweillig. «Die CDU scheut zunehmend Haltung einzunehmen, gibt zu wenig Orientierung und wirkt in Kampagnen oft altbacken und langweilig“. Die Art der Beliebigkeit, jeden Kompromiss einzugehen, werde nicht in die Zukunft führen. Man müsse wieder wissen, für was die CDU stehe, für was sie kämpfe. Die Partei müsse inhaltliches Profil gewinnen und wieder Antworten auf Sorgen der Bürger geben. Die CDU müsse auch an ihrem Erscheinungsbild arbeiten - Eisenmann kritisierte eine Tendenz, arrogant und überheblich und verkrampft rüberzukommen.

Ins gleiche Horn bläst der CDU-Fraktionsvorsitzende Reinhart:

Für die großen Fragen unserer Zeit habe die CDU "keine Antennen und keine Agenda mehr", so Reinhart. Die Schubladen seien leer, betont er in einem Schreiben, das dem SWR vorliegt. Es gelinge der CDU demnach kaum noch, "die eigenen Formeln und Überschriften mit erkennbarer Politik zu füllen".

Die Partei habe weder Entwürfe für die Gesellschaft, noch für sich selbst: "Die CDU ist inhaltlich insolvent." Es sei Zeit "für ein Sanierungsprogramm". Man müsse etwa wieder mehr über Wirtschaft und über Wettbewerbsfähigkeit sprechen. Die soziale Marktwirtschaft brauche ein Update, das Steuersystem eine Rundumerneuerung.“

Während Merz wieder zurückrudert und auf dem Bundesparteitag zur Geschlossenheit aufgerufen. Entsprechend harmonisch ging es jetzt ja auch zu. Zeit mal das zu kommentieren, wobei ich dann noch den Videoblog von Rezo miteinbeziehe, der ja AKK so wenig gefallen hat, das sie meinte man müsste für Blogger so etwas wie Zensur einführen.

Das war ein Punkt neben vielen, weshalb ich AKK für unqualifiziert halte, überhaupt ein Amt auszuüben. Wer meint Kritiker mit Zensur den Mund verbieten zu wollen, nicht fähig ist sich im Kabinett über Vorstöße wie den Bundeswehreinsatz in Syrien abzusprechen und erst sagt, dass man nicht Mitglied des Kabinetts sein will und dann eben doch Verteidigungsministerin wird erfüllt nicht meine Vorstellungen an Integrität, Zuverlässigkeit und demokratischem Grundverständnis. Vor allem für was steht sie denn? Bei ihrer Einführungsrede vor dem Bundesparteitag war dauernd nur von „Zukunft“ die Rede, aber was sie machen will – Fehlanzeige. Wie sie Ministerpräsidentin des Saarlandes werden konnte, ist mir ein Rätsel, doch die haben ja auch Lavontaine gewählt.

Das gilt aber genauso für Merz. Wer abwechselnd gegen die Regierung poltert und dann wieder zurückrudert, sollte am Stammtisch bleiben und kein Amt bekleiden. Zudem habe ich Zweifel, dass er die Interessen der Bürger vertritt, wenn er im Aufsichtsrat von Black Rock sitzt und eine halbe Million Euro pro Jahr verdient. Man sieht das ja schon bei der Klientelpartei FDP bei denen die Abgeordnete so illustre Berufe wie Arzt, Jurist, Immobilienberater oder Wirtschaftsberater haben, also in der Regel Selbstständige mit hohem Einkommen und die seit Jahren nur die Interessen dieser Bevölkerungsgruppe vertreten. Erst am Sonntag war die Generalsekretärin in Berlin direkt, wo sie verklausuliert sagte, warum ihre Partei gegen einen Mindestlohn ist, der fürs Leben ohne staatliche Zuschüsse reicht. „Dieser (hohe) Mindestlohn würde verhindern, dass die Benachteiligten eine Chance auf dem Arbeitsmarkt haben“. Sprich, es gibt Leute deren Arbeit ist keine 12 Euro/Stunde wert.

Interessanterweise scheinen sich die Ansprüche der Wähler verschoben zu haben. Bei Schröder hat man sich ja schon über Armani-Anzüge aufgeregt, obwohl er die problemlos mit seinem Kanzlergehalt finanzieren konnte. Der Bundeskanzler verdient zwar nicht so viel wie ein Aufsichtsrat bei Black Rock, aber auch 283.000 €/Jahr (auch wenn es zu Schröders Zeiten weniger war). Trotzdem meinte man damals, alleine deswegen das er sich was leistet, habe er die Interessen der „kleinen Leute“ verraten, während man bei Merz wohl schon a priori davon ausgehen kann, dass er das nicht tut, wie seine Äußerungen zu privaten Vermögensvorsorge durch Aktienfonds zeigen. Denn wer kein Geld dafür übrig hat, kann auch nicht vorsorgen.

Die CDU glänzt in meinen Augen vor allem durch Untätigkeit und Führungsschwäche. Fangen wir mal mit dem Ersten an. Es gibt ja eine Reihe von Problemen in Deutschland. Ich fange mal mit zwei Problemen, an die Dauerprobleme sind und typisch deutsche Probleme. Das eine ist die Abgrenzung des Föderalismus von dem Bund. Historisch bedingt haben die Länder bei uns viel Macht. Sie entscheiden über die Polizei, das Bildungswesen, Bauvorschriften etc. Heute haben wir es aber mit einer vernetzten Welt zu tun und die beschränkt sich nicht nur auf Deutschland. Ein Paradebeispiel ist die Cyberkriminalität. Server stehen im Ausland, wechseln oft auch den Standort und Webseiten und das Darknet sind weltweit verfügbar. Ähnlich ist es bei der Terrorismusbekämpfung. Jedes Bundesland hat seinen eigenen „Geheimdienst“, zusätzlich zu dem Bundesnachrichtendienst. Nach dem Attentat auf den Berliner Weihnachtsmarkt wurde ja bekannt, dass der Attentäter in Nordrhein Westfalen unter Überwachung stand, doch nach dem Wechsel nach Berlin waren die Behörden nicht mehr zuständig und die Berliner erfuhren nichts davon. Bei uns aber ist Polizeiarbeit Landessache. Das kann auch so bleiben. Aber dann sollte man die Tatsachen, die man besser überregional regelt, wie eben Terrorismusbekämpfung, Cyberkriminalität, aber auch die Verfolgung von bundes- oder weltweit agierenden Unternehmen, auf die Bundesebene verlagern. Die kann ja im Gegenzug für die einzelnen Bereiche wieder Landeszentren einrichten, die dann für alle Bundesländer verantwortlich sind und dann bekommt eben jedes größere Land ein solches Zentrum. Bei diesen Bereichen ist das nicht nur sinnvoll, sondern die einzige Lösung, oder will jedes Polizeipräsidium ihre eigene Cybercrime Abteilung errichten?

Auch Bildung ist Landessache und das soll sie auch bleiben. Da aber die Menschen immer mobiler werden und so auch Schulen und Hochschulen wechseln bzw. woanders arbeiten als sie studiert haben ist es längst überfällig, die Bildungsabschlüsse zu standardisieren. Wenn schon Satiremagazine sich lustig über das Abitur in NRW und Berlin machen, dann weiß man, was im Argen liegt. Es muss doch möglich sein einen Katalog aufzustellen, was jeder Bildungsabschluss an Inhalten vermittelt bekommen muss. Ebenso welchen Standard Prüfungen erfüllen müssen. Extrembeispiele: Die Abiaufgaben kommen in einem Bundesland vom Lehrer selbst, behandeln also nur das, was er durchgekauft hat und wenn er schlau ist, nimmt er gerade die Fragen vorher genau durch und das Zentralabitur, wo auch die Lehrer erst eine Stunde vor der Prüfung die Umschläge öffnen. Das kann man auch für die Hochschulen weiterziehen. Wobei ja schon heute es das Problem gibt, das die Studienfächer nicht zu den beiden Abschlüssen Bachelor und Master passen. Als er bei der FH Esslingen (heute Hochschule Esslingen) der Bachelor eingeführt wurde, musste das Studium abspecken, da das Bachelorstudium 6 Semester dauert, der Diplom-Studiengang aber 8. Ein Praxissemester wurde gestrichen und die Diplomarbeit als ein Fach eingestuft, was verglichen mit dem Zeitaufwand natürlich eine Herabstufung bedeutet. Umgekehrt habe ich an der Dualen Hochschule unterrichtet und weiß das die Studenten dort, weil das Studium wirklich nur 6 Semester dauert, aber die Hälfte der Zeit auf ein Praxisstudium in einem Betrieb, entfällt nie und nimmer auf die Zeiten kommen, die für die einzelnen Kurse eines Bachelors vorgesehen sind. Das wird dann so gelöst, das auf jede Unterrichtsstunde 1,4 Stunden für das Studium Zuhause angesetzt sind – dafür haben die Studenten aber keine Zeit. Das wäre also auch die Gelegenheit die Bildungsabschlüsse in den Ländern mehr anzugleichen.

Zweites deutsches Dauerproblem: Vorschriften und Bürokratie. Seit es die BRD gibt, wahrscheinlich aber schon seit dem Kaiserreich, ist es so das jede Regierung neue Vorschriften einführt. Aber die Alten werden nicht abgeschafft. Es wird immer komplizierter. Ein Hemmnis für den Bau sind z.B. 15.000 Bauvorschriften – 1990 waren es noch 5.000, was auch schon zu viel ist. Das macht alles nur kompliziert und teuer. Nicht neu bei den Bauunternehmern, sondern auch den Bauämtern. Nun überlegt man für den Bau von mehr sozialen Wohnungen einige Vorschriften außer Kraft zu setzen. Warum nur dafür? Wenn man sie nicht braucht, dann kann man sie ganz abschaffen denn Menschen sind Menschen und Mieter von Sozialwohnungen sind nicht Menschen zweiter Klasse. Es muss eine Abwägung geben zwilchen Nutzen und Aufwand.

Man könnte das bei fast jeder Regelung weiterführen, dem Schilderwald der immer schlimmer wird oder der Steuererklärung. Seit letztem Jahr muss ich als Selbstständiger mit geringem Einkommen ein weiteres Formular ausfüllen (Anlage EUR), die Formulierungen verstehe ich nicht und es steht nichts anderes drin als die Summe der einnahmen und Ausgaben. Als ich letztes Jahr eine Rücklage angab, dafür gab es ja eine eigene Zeile im Formular, erfuhr ich von Finanzamt, das ich dazu eine Bilanz erstellen müsste, aber das Formular EUR muss ja deswegen ausfüllen, weil ich nur eine Einnahme/Überschussrechnung durchführen muss (EUR: Einnahme-Überschussrechnung). Also wie immer bei den Finanzen voll logisch. Dazu gehören auch solche Steuerlücken wie die die diese Cum Ex Geschäfte möglich machten oder der Mehrwertsteuerbetrug innerhalb der EU, indem man Waren hin und her verschiebt und sich die Mehrwertsteuer erstatten lässt, obwohl man nie welche bezahlt hat. Auch das ist ein Beispiel, das es in vielen Bereichen schon national nicht mehr geht. Dieser obige Betrug geht nur, weil nicht Staat A für Staat B die Mehrwertsteuer einziehen will oder darf. Man muss dazu nicht mal die Sätze innerhalb Europas angleichen, sondern nur zusammenarbeiten. Merz hat ja mal seine „Steuererklärung auf dem Bierdeckel“ ins Spiel gebracht. Das scheint sowieso das einzige zu sein, was er jemals politisch fertiggebracht hat. Die Entrümpelung des Steuerrechts, dessen viele Spezialvorschriften ja sowieso nur denen nutzen die diese ausnutzen können und das sind in der Regel nicht Arbeitnehmer und kleine Selbstständige, sondern die, mit höherem und hohen Einkommen, wäre längst überfällig. Aber da nun Merz Black Rock vertritt und damit gerade einen Konzern, der von diesem Steuerdickicht profitiert, ist nicht damit zu rechnen. Zumindest habe ich in den letzten Jahren nix mehr davon gehört.

Finanzgesetzgebung ist zudem völlig unlogisch. So haben wir zwei Mehrwertsteuersätze, 7 % für Dinge, die man braucht wie Lebensmittel aber auch einige Toilettenartikel und 19 % für den Rest. Doch nicht systematisch. Auf Bücher gibt es 7 % MWSt, auf E-Books bis jetzt 19 % (soll nun angeglichen werden). Besonders paradox wird es bei der Gastronomie. Wer Fast-Food kauft, hat die Wahl, ob er es im Lokal isst oder mitnimmt. Neben der Plastikproblematik ist Letzteres auch für den Betreiber des Lokals günstiger: Essen, das serviert wird oder vor Ort verzehrt wird, wird mit 19 % besteuert, dasselbe Essen, das mitgenommen wird, zählt als Lebensmittel mit 7 % Steuersatz. Besonders die FDP hat sich in den letzten Jahrzehnten hervorgetan im Rahmen ihrer Dauerforderung nach niedrigeren Steuern die Systematik zu durchlöchern, indem sie für einzelne Branchen Sonderreglungen einführte, wie 2009 die Hotelsteuer.

Inzwischen hat sich das Verordnungsdickicht zu einem echten Hemmnis entwickelt. Einige Beispiele, die mir spontan in den Sinn kommen: Es gibt 40 Mrd. an Rückstellungen im Bundeshaushalt und in BW weitere 2 Mrd. im Landeshaushalt für Investitionen, die nicht abgerufen wurden. Ein Hauptgrund: die Kommunen haben nicht das Personal für die Planung eben, weil so viele Vorschriften erfüllt werden müssen. Ein Windkraftbetreiber hat 2011 einen Antrag gestellt für eine Anlage. Genehmigt wurde er noch nicht, aber er ist inzwischen ungültig, weil die Schutzfrist abgelaufen ist – nun muss er einen Neuen stellen, weil sich inzwischen die Gesetzeslage geändert hat. Analoges gilt für den Pannenflughafen BER: er verzögert sich auch deswegen, weil er noch nicht fertig ist, inzwischen aber neue Vorschriften für den Brandschutz von Neubauten gelten und da er noch nicht in Betrieb ist, muss er diese erfüllen, was die Fertigstellung weiter verzögert.

Die Regierung tut nichts um das zu verbessern, sondern führt immer weitere bürokratische Hürden ein. So im Klimapaket, das ja eigentlich die Umstellung auf umweltfreundliche Energien voranbringen sollte für Windkraftanlagen einen Mindestabstand von 1000 m zur nächsten „Siedlung“. Eine Siedlung sind nach diesem Gesetz übrigens 5 Häuser. Das eigene Umweltministerium mahnt an, dass wenn man noch die sowieso gesperrten Gebiete wie Biotope hinzunimmt, man praktisch keine Fläche mehr hat, auf der Windkraftanlagen nach dieser Verordnung mehr aufgestellt werden dürfen. Entsprechend hat die Branche schon durch vorherige Auflagen in den letzten zwei Jahren 40.000 Arbeitsplätze verloren, doppelt so viele, wie vom Braunkohleausstieg betroffen sind – nur gibt es die eben in zig kleinen Firmen und nicht wenigen großen halbstaatlichen Konzernen.

Okay, nun bin ich schon auf Seite 3 und ich denke ich mache morgen mit dem zweiten Hauptpunkt weiter: Nichtstun und Volkspartei der Großkonzerne.


 

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