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Web Log Teil 92 : 12.12.2008-

Freitag: 12.12.2008: Die Faszination eines Raketenstarts

Wie viele andere Raumfahrtbegeisterte über auf mich Raketenstarts eine gewisse Faszination aus. Zeit das zu analysieren. Zuerst einmal: Es ist nicht jeder Start. Wenn ich es an Modellen festmachen muss, dann sind es die Starts der Redstone, Titan 2, Saturn I+B, Ariane 1+2 und Atlas Agena. Auf der anderen Seite finde ich Starts der Ariane 5, Titan 4 oder des Space Shuttles nicht faszinierend und die anderen Raketen sind dazwischen.

Was ist die Ursache dafür? Nun zum einen hat die erste Gruppe diese klassische Raketenform: Ein schmaler, spitz zulaufender Körper, wie ein überdimensionierter Kugelschreiber. Manchmal mit kleinen Steuerflossen, was noch mehr an ein Raumgefährt erinnert. Die zweite Gruppe ist gekennzeichnet durch das Parallelstufenkonzept, also die Zusammenfassung mehrere Stufen zu einer Rakete, aber nicht übereinander, sondern nebeneinander.

Die zweite Ursache ist der Start ans sich. Wenn eine Rakete langsam startet, dann wirkt dies majestätischer, als müsste sie gegen die Erdschwerkraft ankämpfen. Wenn sie mit hoher Beschleunigung startet, dann sieht es so leicht, so einfach aus. Da man die Beschleunigung nur messen kann an der Rakete selbst (wie schnell legt sie ihre eigene Länge zurück?) wirkt ein Start einer Paralellstufenrakete immer leichter, denn diese ist kürzer und breiter.

Als drittes erinnern mich die Abgasschwaden der Feststoffantriebe irgendwie an Feuerwerkraketen. Das tollste sind aber Aufnahmen in Zeitlupe (wie bekannt von den Saturn V Starts) und von der startenden Rakete. Sowohl der Blick nach Hinten wie auch die Kamera an den Raketen, wenn z.B. Stufen abgetrennt werden. Lange bevor mich Raumfahrt interessierte haben mich solche Bilder schon in den Bann gezogen. Ich kann mich an einen Werbespot von ITT in den siebzigern erinnern. Da kam kurz , für 1,2 Sekunden die Passage wo bei einem Saturn V Start der Zwischenstufenadapter zwischen er S-1C und S-IVB abgetrennt wird. Zu diesem Zeitpunkt hat die S-IVB schon längst gezündet und so gerät der Adapter sofort nach der Abtrennung in den heißen  Abgasstrahl, was bei dem Aluminium natürlich ein Aufglühen bewirkt, das sieht ein bisschen wie ein Diamantring auf. zusehen z.B. hier.

Schade, dass Arianespace keine Kameras auf der Ariane einsetzt: Sie könnten sicherlich spektakuläre Filme liefern, wenn z.B. die Feststoffbooster abgetrennt werden oder in der VEB, wenn die Satelliten ausgesetzt werden. Die paar Kilos wären sicherlich mit drin. Die US Industrie ist da weitaus geschickter im Promoten ihrer Raketen.

Das Bild für heute ist natürlich eines meiner Lieblingsbilder: Aus dem damaligen ITT Spot. Es ist übrigens anders als öfters im Internet zu lesen nicht von Apollo 11. Nur bei den beiden ersten Starts der Saturn V waren 16 mm Kameras an Bord. Ich habe das Video auch in einem ARD Jahresrückblick von 1968 gesehen. Es kann also nicht von der Apollo 11 Mission stammen.

Sonntag 14.12.2008: Deutsche Sprache, schwere Sprache

Vorgestern bin ich beim Zappen über eine Wiederholung von Maybritt Illner auf Phoenix hängen geblieben. Es ging um Deutsch und zwar verschiedene Aspekte (die offensichtlich Frau Pooth überforderten, die dem raschen Wechsel  nicht folgen konnte). Es ging um das Denglisch, um die Forderung einiger CDU Politiker ins Grundgesetz aufzunehmen, dass Deutsch die Sprache hier ist und um Förderunterricht für Deutsch.

Bei der zweiten Forderung  waren sich bald alle einig: Das kann man so ins Grundgesetz schreiben, das ändert aber nichts. Es wird sicher nicht dazu kommen, das Leute die nicht Deutsch können, hier nicht arbeiten dürfen. Amtssprache wird auch immer Deutsch sein, ohne dass dies im Grundgesetz so steht. Aber vielleicht gibt es kleine Änderungen. Mir war neu, dass man den theoretischen Führerschein heute in 11 Sprachen ablegen kann. Eine Forderung war dies zu streichen, gerade um auch der Tatsache zu begegnen, dass viele ausländische Mitbürger (vor allem aus der Türkei) heute kaum Deutsch können. Es geht hier auch um Integration und die schließt das Beherrschen der deutschen Sprache mit ein.

Das nächste waren dann die Förderkurse, die es für unterschiedlichste Gruppen gab: Kinder im Vorschulalter, die nicht Deutsch können (offenbar mit großem Erfolg) und ALG-II Empfängern, die nicht Deutsch können, um ihre Chancen auf dem Arbeitsmarkt zu verbessern. Bei letzteren ist es eine verordnete Maßnahme und wie zu erwarten, kam die Hälfte der Leute nicht zur Maßnahme. Das hat mich ehrlich gesagt nicht überrascht,

Die meisten Leute regen sich aber über Denglisch auf, also den Einzug von Anglizismen in unsere Sprache. Frankreich soll da ein Programm dagegen machen, das aber auch nicht so richtig hilft. Ich muss sagen ich sehr das heute entspannter als vor einigen Jahren. Wenn ich mich selbst beobachte Stelle ich folgendes fest:

Der Kontrast zur Wirtschaft ist, dass dort es eine Inflation von englischen Begriffen gibt, für die es schon vorher deutsche Begriffe gab, wie den "Service Point", oder den "Shop". Ich habe keine Angst, dass es zu viel wird, weil sich zeigt, dass viele Leute enorme Probleme mit den Werbespots mit englischen Slogans haben. Das hat nichts mit fehlenden Englischkenntnissen zu tun. es hat damit zu tun, wie wir auf Wörter reagieren. Der Werbetreibende oder jemand der diese englischen Begriffe jeden Tag benutzt, geht davon aus, dass jeder diese automatisch beim Hören übersetzt oder sie wie er synonym zum Deutschen benutzt. Das ist falsch. Wenn ich einen Begriff oft genug gehört habe, dann wird er bei mir als Synonym einsortiert, wie "Meeting" für Treffen oder "Date" für Verabredung. Wenn das nicht der Fall ist, dann fangen die meisten nicht an zu übersetzen, sondern ihr Gehirn versucht aus dem Satz schlau zu werden ohne das unbekannte Wort und ohne zu übersetzen. So ist zu erklären, warum die Douglas Werbung mit "Come in and find out" floppte. Selbst Leute, die gut Englisch konnten, haben spontan geantwortet "Komm rein und finde raus". Ganz einfach weil die englischen Worte so wie die (falsche) deutsche Übersetzung klingen. Das Gehirn hat versucht aus dem Satz einen Sinn zu finden, ohne sich mit einer Übersetzung anzustrengen.

Wir suchen immer nach dem einfachsten Weg. Gerade darum sind erfolgreiche Werbesprüche kompakt, leicht verständlich. Ein paar Beispiele die nach 20 Jahren noch in meinem Kopf herumschwirren:

Wenn irgendwann mal wieder echte Profis Werbung machen und nicht mehr die Praktikanten wie heute, dann wird es bald auch wieder mehr Deutsch in der Werbung geben. Im täglichen Leben mache ich mir keine Sorge um Englisch: Ich kenne niemanden der bei der normalen Unterhaltung viel Englisch redet. Das ist mehr begrenzt auf bestimmte Gruppen. Jugendliche die sowieso ihre eigene Sprache lernen, Berufssprachen wo es international gängig ist oder Absolventen die meinen dadurch ihre Fachkenntnisse beweisen zu müssen.

Also um mal etwas Action in den Blog zu bringen: Was ist ihr Vorschlag für die überflüssigste englische Formulierung / Wort des Jahres?

Das Bild des Tages heute zeigt Phobos. Es zeigt den Mond in bislang höchster Auflösung und wurde von Mars Express gewonnen. (das Bild ist verkleinert). Mars Express ist al einzige Raumsonde im Orbit fähig die marsabgewandte Seite des Mondes aufzunehmen. Der MRO hat vorher schon eine Aufnahme von Phobos gemacht (Bild 2). Sie zeigt aber nur die marszugewandte Seite des Mondes. Ein zweiter Vorbeiflug von Mars Express vor 3 Jahren zeigt wiederum einen anderen Ausschnitt. Kombiniert man diese Aufnahmen mit den früheren Viking Aufnahmen und denen eines Vorbeiflugs von Mars Global Surveyor vor 10 Jahren, so konnte die ESA eine weitgehend komplette Karte von Phobos anfertigen (Bild 3). Sie ist Grundlage für die Planung der Phobos-Grunt Mission. Die Furchen sind die Folgen eines Einschlags, welcher den Krater Stickney, den größten auf Phobos erzeugte.

Bestes Bild von Phobos durch Mars Express

Phobos aufgenommen von MRO.

Phobos Karte

Montag: 15.12.2008: Kampf gegen die Nazis

Hute morgen erfuhr ich aus dem Radio, dass auf den Passauer Chef der Polizei Mannichl ein Attentat aus dem Umkreis der NPD verübt wurde. Das ist anscheinend nur der Abschluss zahlreicher Anfeindungen, Bedrohungen und (unberechtigter) Beschwerden gewesen, weil "Mannichl war nach Angaben der bayerischen Behörden in den vergangenen Jahren konsequent gegen alle rechtsradikalen Bestrebungen vorgegangen" so der offizielle Tenor.

Hallo? Wie weit muss es in diesem Land eigentlich noch kommen, dass sich was tut? Ich kann mich an viele Bilder erinnern, wo Neonazis offen mit ihren Symbolen durch die Straßen marschiert sind, Den rechten Arm zum Hitlergruß sogar in von Polizei überwachten Demonstrationen gehoben haben. Das beste war ja eine rechte Demonstration wo die Nazis Polizeischutz bekamen, damit sie nicht von (zahlenmäßig überlegenen) linken Gegendemonstranten vermöbelt wurden. Ich kann mich an den Fall eines Ausländers vor knapp einem Jahr erinnern, der an einer Haltestelle zusammengeschlagen wurde und daran starb und an angesteckte Döner Geschäfte.

Es gibt die Möglichkeiten, Partien und Organisationen zu verbieten die gegen unseren demokratischen Rechtsstaat sind und genau dies trifft ja auf die Nazi-Szene zu Angefangen von Partien mit demokratischen Deckmäntelchen wie DVU, NPD oder die Republikaner bis hin zu den in Vereinen organisieren Schlägertrupps. Das sollte konsequent gemacht werden und Mitglieder die aktiv sind auch bei der Gelegenheit einkassiert werden und zu Sozialstunden, vorwiegend da wo sie auf viele Ausländer treffen herangezogen werden.

Wie oft höre ich von den Politikern, wie gefährlich "die Linke" ist: Dabei ist das nur ein Haufen von Leuten die Geld verteilen wollen, das es nicht gibt um gewählt zu werden. (So gesehen unterscheidet sie nicht mal so viel von der CDU, nur dass die Linke eben 200 Milliarden pro Jahr verschenken wollen und die CDU nur 20). Gegen Rechts scheint wohl keiner etwas machen zu wollen. Warum? Weil die Linke im Bundestag sitzt und seit einigen Jahren in jeder Landtagswahl die 5 % Hürde geschafft hat. Nazis sind nur dann nicht gefährlich (vor allem für unsere Ausländischen Mitbürger) nur weil sie weniger Leute wählen. Wenn Polizisten, die diesen Rechtstaat verteidigen um ihr Leben rechten müssen, dann ist es echt schlimm geworden in Deutschland !

Das Bild des Tages heute aus diesem Anlass kein Raumfahrt Bild: So sah es aus als wir letztes mal Nazis am Ruder hatten: Wer es lieber humoristisch mag. Dem Empfehle ich die Spots der NNN - Neueste Nationale Nachrichten meines Lieblings-Satiremagazins Extra 3

Berlin, 1945

Dienstag 16.12.2008: Wie regele ich den Schub für Raketentriebwerke?

Heute mal ein Blog zum Thema Grundlagen. Es geht darum wie ich den Schub einer Rakete regeln kann. Eigentlich kein neues Thema, aber das gilt für einen guten Teil des Blogs, eigentlich steht alles schon in der Website drin (wenn man diese mal durchlesen würde, könnte man sich den Blog sparen). Zuerst einmal: Warum muss ich den Schub regeln? Eine Rakete startet mit einer Anfangsbeschleunigung von, sagen wir mal, 1.5 G. Dann nimmt der Treibstoff ab und die Rakete wird leichter. Die Beschleunigung nimmt bei gleichem Schub zu. Bei einem typischen Verhältnis von Start zu Leermasse von 3 bis 4 (je nach Nutzlast und Oberstufe) wäre die Beschleunigung am Ende bei 4.5 bis 6.0 G.

Diese Beschleunigung muss die Rakete aushalten, aber auch der Satellit. Daher ist man in der Regel bestrebt, die Spitzenbeschleunigung auf 5.0 bis 5.5 G zu beschränken. Die Beschleunigung ist dabei nicht mal das Hauptproblem. Es sind die Vibrationen die durch das Triebwerk auf die Stufe und Nutzlast übertragen werden. Dies ist ein Durschütteln, bei dem der Satellit dauernd beschleunigt und abgebremst wird. Demgegenüber die die dauernde Beschleunigung weniger stressig. Allerdings nehmen die Vibrationen auch zu, wenn die Tanks sich leerem.

Nun zum Thema: Wie senkt man den Schub? Bei Feststofftriebwerken bestimmt vor allem die Geometrie der Füllung den Schub. Es gibt zwei Formen, die häufig verwendet werden: Kreisinnenbrenner (der Treibsatz hat die Form eines Zylindersegments) : Hier nimmt die Fläche über die Zeit zu, und so auch der Schub. Das Gegenteil ist der Sterninnenbrenner, bei dem wird ein Stern in die Hülse gelegt, bevor der Treibstoff eingefüllt wird. Die Oberfläche hat dann Zacken, die eine große Oberfläche haben und die beim Abbrand schneller abbrennen und so die Fläche verkleinern. Dieser Typ hat also einen Schub der absinkt, bis eine Kreisfläche erreicht ist (Minimum) und dann vergrößert er sich wieder wenn die Fläche zunimmt.

Die letzte Möglichkeit die man zur beeinflussen hat, ist der Anteil an Binder. Der Treibstoff besteht aus dem Salz Ammoniumperchlorat als Oxidator, Aluminium als Brennstoff und einem gummiartigen Kunststoff als Binder. Je höher der Anteil dieses Kunststoffs ist, desto langsamer brennt der Satz ab. Was bei Feststofftriebwerken aber nicht möglich ist, ist es dynamisch den Schub zu regeln. Durch die Füllung liegt der Schubverlauf schon Wochen vor dem Start fest. Wenn man regeln will, muss man dies mit flüssigem Treibstoff tun. Benutzt wird dies nur für die Regelung des Schubvektors oder um bei der letzten Oberstufe das letzte Quäntchen Geschwindigkeit aufzubringen.

Bei flüssigen Treibstoffen ist die Schubregelung komplizierter. Der Treibstoff wird durch eine Pumpe gefördert und unter Druck gesetzt. Der Druck muss höher als in der Brennkammer sein, sonst ist es unmöglich ihn in die Brennkammer einzuspritzen. Die Pumpe wird wiederum vom Gasgenerator angetrieben, der einen Teil des Treibstoff abzweigt und ihn verbrennt. Dieses Nebenstromverfahren ist das gängigste Verfahren, aber es ist auch schwer zu steuern. Nehmen wir an, wir wollen den Schub senken, so muss die Menge an Treibstoff für den Gasgenerator gesenkt werden, damit die Pumpe weniger Druckgas bekommt. Diese wird in der Regel so konstruiert sein, dass dann nicht die Förderleistung sondern der Pumpendruck sinkt. Das bewirkt eine Verringerung des Einspritzdrucks, der gegen den Brennkammerdruck ankämpfen muss. Weiterhin muss die Menge an Gas die vom Gasgenerator verbraucht wird variabel justiert werden können. Das ganze erfordert einen recht komplexen Regelkreislauf, so dass dies kaum umgesetzt wird. Das J-2 Triebwerk konnte den Schub regeln, tat dies aber anders. Es veränderte die Umdrehungszahl der Sauerstoffpumpe indem das Mischungsverhältnis von Wasserstoff und Sauerstoff variiert wurde. Die Wasserstoffmange blieb konstant, die Sauerstoffmenge wurde heruntergefahren. So sank auch der Schub und es veränderte sich der spezifische Impuls.

Einfacher ist es bei druckgeförderten Triebwerken. Hier kann der Förderdruck stufenlos geregelt werden und damit auch die Fördermenge. Das Mondlandertriebwerk war druckgefördert und von 10-100 % Schub regelbar. Ventile können hier einfach die Treibstoffmenge regeln. Es gibt keinen Gasgenerator und keine Turbopumpe.

Einfacher ist es beim Hauptstromverfahren: Ein Teil des Oxidators wird mit dem ganzen Verbrennungsträger wird in einem Vorbrenner verbrannt, treibt die Turbopumpe an und fördert so den restlichen Treibstoff, Wenn die Menge durch Ventile gesenkt wird, fließt weniger Treibstoff durch und sowohl die Menge an Gas im Borbrenner wie auch die Förderleistung sinkt. Der einzige Nachteil ist, dass dabei auch der Brennkammerdruck sinkt. Doch da Hochdrucktriebwerke mit sehr hohem Brennkammerdruck arbeiten sinkt dadurch der spezifische Impuls, also die Treibstoffausbeute kaum ab. sowohl das SSME wie auch das russische RD-170/180 werden so geregelt.

Was gibt e sonst. so neues. Ich denke gerade wenn ich Radio so Musik höre, es wäre für einen Künstler wohl eine gute Idee Weihnachtslieder aufzunehmen. Ich meine so 4 Wochen vor Weihnachten geht es schon damit hoch: "Last Christmas", "Driving Home for Christmas" "Rock around the Christmas Tree" laufen im Radio. Jedes Jahr die gleichen, zig mal um Weihnachten und bei jedem gespielten Lied gibt es Geld. Nicht zu vergessen die vielen Weihnachts-CD's auf denen auch gerade immer diese Lieder drauf sind. Das spült doch Geld in Kasse. Dabei haben die meisten Lieder nichts mit Weihnachten als Fest zu tun, nur als Zeitangabe. Bei "Last Christmas" könnte man ohne Probleme "Christmas" durch "Summer" ersetzen und es wäre genauso sinnvoll.

Das Bild für heute stammt vom Mars: Die ESA aktualisiert wieder die Bildergallerie von Mars Express und das Bild heute zeigt das Grabensystem Hebes Chasma in dem sich Tonminerale abeglagert haben.

Hebes Chasma

Mittwoch 17.12.2008: Schnapsideen

Gerade lese ich mir die DLR Nachrichten durch. Das Heft geht diesmal um Energie. Der Großteil übrigens um konventionelle Technik. Also die Optimierung schon existierender Technik oder einen Mix wie die Herstellung von Synthesegas aus Erdgas, ohne dass man einen Teil erhitzen muss um auf die Temperaturen von 750-850°C zur Spaltung in Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu kommen. Das steigert zwar den nutzbaren Energiegehalt um 30 %, aber es ändert nichts an der Tatsache, dass Erdgas eine begrenzte Ressource ist.

Es gibt aber tatsächlich die Forschung Kohlendioxid endzulagern. Also das Kohlendioxid entweder unter Druck oder in flüssiger Form einzulagern. (In flüssiger Form geht es aber auch nur unter Druck, nur dr Transport ist etwas einfacher). Damit das überhaupt praktikabel ist muss es praktisch in reiner Form vorliegen. Dazu sollten Kraftwerke so umgerüstet werden, dass sie reinen Sauerstoff verbrennen, den man natürlich vorher vom Stickstoff befreien muss. Danach muss das Kohlendioxid noch verflüssigt oder mit Gaspiplines in alte Bergwerkstollen gebracht werden. Selbst im optimistischen Fall kostet das 20 % der Energie zusätzlich, im schlechtesten Fall 100 % mehr. Was hat man dann? Das Kohlendioxyd rein. Aber kann man ein Gas so einfach dauerhaft wegsperren? Das Deponieren auf dem Meeresboden wäre ja der biologische Gau, denn der ist nicht tot. Am labgesehen, davon dass man nicht weiß ob es nicht wieder mal hoch kommt und das Deponieren in bergwerkstollen? Wenn diese mal undicht sind, so unter dem dicht bevölkerten Ruhrgebiet? Kohlendioxid ist schwerer als Luft, das kann mal leicht einige Tausend Tote geben. Schon heute stürzen ja dort Häuser ein, weil der Boden durchlöchert wie ein Käse ist.

Das ist so eine typische Schnapsidee. Wenn man ein Problem hat, dann beseitigt man einfach den Müll, anstatt keinen neuen zu produzieren. Kann sich noch jemand erinnern? Eines der Ideen für die Verwendung des Space Shuttles war der Transport von Atommüll in den Orbit, eventuell mit einer Oberstufe dann in eine Umlaufbahn zwischen Erde und Venus. Auch das ist die gleiche Strategie: Wir haben Atommüll, der für 100.000 Jahre lang strahlt? Einfach weg mit ihm!

Das Bild heute hat Venus Express gemacht. Es zeigt die Venus Atmosphäre im IR und UV. Deutlich sieht man die Struktur der Atmosphäre die im sichtbaren Licht kaum zu erkennen ist.
Cenus

Donnerstag 18.12.2008: Wo bleiben die Ionentriebwerke?

Als ich mich zum ersten Mal so im Jahr 1980 mit den technischen Grundlagen der Raumfahrt beschäftigt habe, fielen mir die Ionentriebwerke auf. Einige Berechnungen mit einem Taschenrechner zeigten mir sehr schnell, das der spezifische Impuls die wichtigste Kenngröße einer Rakete ist und hier versprechen Ionentriebwerke einen 10 mal höheren Impuls. Aufgrund des geringen Schubs wird man sie erst ab einer niedrigen Erdumlaufbahn einsetzen können. Doch ab da sind sie praktisch unumgänglich, wenn man große Nutzlasten befördern will.

Ein kleines Rechenbeispiel: Intelsat 905 wiegt beim Start 4725 kg. Trocken nur noch 1984 kg. Nicht weniger als 2739 kg davon sind Treibstoff für den Übergang von einem geostationären Übergangsorbit in die endgültige Bahn und 13 Jahre Kurskorrekturen. Berücksichtigt man die Tanks für den Treibstoff und das Triebwerk, so bleiben vielleicht von 1700 kg von diesen 4723 kg Startmasse übrig. Eine Ariane 5 könnte (mit leichten Verbesserungen) zwei dieser Satelliten auf einmal transportieren, also etwa 3.4 t in den geostationären Orbit In einen niedrigen Erdorbit würde dieselbe Rakete aber 21 t transportieren. Der Unterschied liegt in dem benötigen Treibstoff und den Stufen die benötigt werden um eine Geschwindigkeitsdifferenz von rund 4000 m/s zwischen dem erdnahen Orbit und geostationären Orbit aufzubringen (In Wirklichkeit noch etwas mehr, weil die Satelliten deswegen so viel schwerer wurden, weil ihre Betriebszeit immer längere wurde und dafür benötigte man immer mehr Treibstoff. Von den 2739 kg Treibstoff sind rund 1000 kg nur für die Lageregelung über 13 Jahre vorgesehe)n.

Bei einer Ausströmungsgeschwindigkeit von 30 km/s, einem für Ionentriebwerke üblichen Wert, würden von 21 t im erdnahen Orbit noch 16.6 t übrig bleiben. Der Treibstoffverbrauch wäre also nur ein Bruchteil.

Der Nachteil: Es dauert viel länger um den Orbit zu erreichen und es wird eine hohe Energiemenge benötigt: Die Energie die vorher im chemischen Treibstoff steckte, muss nun als elektrischer Strom zugeführt werden. Die Ionentriebwerke selbst und die Tanks wiegen auch mehr als eine konventionelle Stufe mit chemischen Treibstoffen. Doch dies ist vernachlässigbar. Was wirklich ins Gewicht geht sind die Solarpanel um die Energie bereit zu stellen.

Nehmen wir den Intelsat 905 als Beispiel. Wenn nur die Ionentriebwerke zusätzlich eingebaut werden, so würde er 2300 kg beim Start wiegen, davon etwa 500 kg Treibstoff. Doch bis der Satellit von einer 600 km Umlaufbahn seine Erdbahn in 36000 km Höhe erreicht hat, braucht er bei seiner eigenen Stromversorgung von anfangs 8 kW rund 330 Tage - wenn der Antrieb dauernd aktiv ist. In der Praxis wegen der Zeit im Erdschatten noch etwas länger.

Während dieser Zeit durchquert der Satellit zwei Strahlengürtel und er steht in dieser Zeit nicht zur Verfügung. Das war bislang der Grund, warum sich dies nicht durchgesetzt hat. Doch wie lange noch? Die Betriebszeit wird immer länger. Die Zeit in der der Satellit nicht zur Verfügung steht, macht einen immer kleineren Teil der Lebenszeit aus. Weiterhin haben Ionentriebwerke schon Einzug gehalten um die Lageregelung durchzuführen. Eine längere Betriebsdauer macht aber auch eine bessere Stromversorgung nötig, da die elektrische Leistung auch um einige Prozent pro Jahr abnimmt.

Weiterhin brauchen Transponder immer mehr Sendeleistung. So wird auch mehr Leistung benötigt. Für die Satellitenhersteller wäre es eine Chance: Sie benötigen entweder einen preiswerteren Träger oder können noch viel größere Satelliten bauen. Doch ich sehe noch nicht die große Trendwende.

Eine zweite Möglichkeit ist es einen Satelliten wie bisher zu transportieren, nur eben mit einem Ionenantrieb als Stufe. Nochmal als Beispiel der Intelsat 905: Mit chemischen Treibstoff beladen für 13 Jahre Betrieb wiegt er noch 2900 kg. (1000 kg davon Treibstoff). Mit einer 3300 kg schweren neuartigen Antriebsstufe wird er im erdnahen Orbit von 600 km Höhe ausgesetzt. Eine Ariane 5 kann dann aber 3 anstatt 2 Satelliten transportieren.

Von den 3.3 t der Antriebsstufe entfallen aber nur 1.1 t auf den Treibstoff. Etwa 0.6 t mögen die Ionentriebwerke und Struktur wiegen.1.6 t bleiben so für den Solargenerator übrig. Bei rund 4 kg/m², einem üblichen Wert, sind das 400 m², die mindestens 200 W/m² liefern. Zusammen also 80 kW. Mit dieser Leistung wäre der Satellit in weniger als 90 Tagen im GEO Orbit. Doch der Clou kommt nun: 400 kg Treibstoff würden ausreichen die Stufe in 50 Tagen wieder zurück in den LEO Orbit zu bringen. Wenn es einen Mechanismus gibt, um Satelliten anzukoppeln und Treibstoff nachzufüllen, dann bräuchten zukünftige Starts nur noch den Treibstoff nachliefern. Etwa 1.5 t pro Flug zusammen mit dem Satelliten und Tanks vielleicht 5 t. Eine Arriane könnte so 4 anstatt 2 Satelliten transportieren. Es wird schon an einem Projekt gearbeitet das im GEO Orbit an Kommunikationssatelliten andockt und ihre Lebendauer verlängert. Auch der zweite Teil, das Betanken sollte kein Problem sein: Der gebräuchlichste Treibstoff für Ionentriebwerke ist Xenon, ein Gas. Das sollte durch Druckförderung leicht zu pumpen sein.

Eine solche Stufe kann einige Jahre lang benutzt werden, bis Elektronik und Solarzellen durch die Passage des Van Allen Gürtels gealtert sind. Viel interessanter ist so eine stufe natürlich für Reisen im Sonnensystem. Doch sehe ich da eben nicht die Triebfeder, das jemand dafür eine Entwicklung finanziert. Bei kommerziellen Satelliten die Geld einbringen, sieht es anders aus. Existiert eine solche Stufe mit Ionenantrieb aber erst mal, so kann sie natürlich auch dazu genutzt werden.

Das Bild für heute wurde vor fast 40 Jahren aufgenommen: Am 21.12.1968 startete Apollo 8 zum Mond:

Apollo 8 Liftoff


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