Wozu braucht die USAF das X-37B?

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X-37B DiagrammLetzte Woche startete die US Luftwaffe das X-37. Es kam sogar in den Nachrichten und man fragt sich wozu das Ding den gut sein soll. Einen großen Bock schoss die Tagessschau ab, die eine Expertin brachte die vermutete das Ding würde Waffen im die Umlaufbahn bringen und diese später an jedem Platz der Welt abzusetzen.

Nun für letzteres braucht man keine Fähre die wieder landen kann, dazu würde auch ein Satellit ausreichen. Der wäre billiger und leichter und würde länger als 270 Tage im All bleiben können. Vor allem macht es militärisch keinen Sinn: Die USA können jedes Land der Welt mit ICBM angreifen und wahrscheinlich die meisten Länder auch mit konventionellen Waffen. Derartige Systeme wären nur teuer würden aber keinen Gewinn an militärischer Stärke bringen.

Nun zuerst mal isst es nur ein Shuttle also ein Transportvehikel. Die eigentliche Nutzlast ist beschränkt. Der Nutzlastraum hat Abmessungen von 7 Fuß Länge und 4 Fuß Breite und kann nach Air Force Angaben “several Hundert Kilos” aufnehmen. Also: Maximal 2,10 m Höhe, 1,20 m Durchmesser und <1 t Nutzlast.

Was kann man damit machen? Meiner Ansicht nach nicht viel. Es gibt Spekulationen ob das Vehikel andere Satelliten inspizieren, bergen (entführen) oder beschädigen soll. Doch braucht man dazu ein X-37B. Einen Satelliten zu zerstören geht heute sehr einfach mit Boden-Luft Raketen sie kosten einen Bruchteil einer Trägerrakete und wiegen nur einige Tonnen. Vor allem sind sie viel schneller einsatzbereit. Auch das Inspizieren kann ich mit einem kleinen Satelliten und Kameras erledigen. Dazu brauche ich keine Raumfähre. Das Bergen scheidet wegen der geringen Größe aus – die Nutzlast ist begrenzt auf Satelliten die eine Pegasus, Minotaur oder Falcon 1e transportieren kann – da wäre angesichts des Startpreises der Atlas V wahrscheinlich ein neuer Satellit billiger und fremde Satelliten der Russen die noch größer sind gehen erst recht nicht.

Als Transportvehikel für Satelliten scheidet das X-37B auch aus, denn um einen neuen Satelliten zu starten brauche ich keine Raumfähre, bei der kleinen Nutzlast wäre das sogar ziemlich dumm. Die Raumfähre verursacht sehr hohe Startkosten. Das limitierende ist die Flügelspannweite von 4,5 m – daher kommt nur die Atlas 501 oder Delta 4M (5,2) als Träger in Frage – Träger die eine Nutzlasthülle von 5,0 m Durchmesser aufweisen. Sie sind für die rund 5 t schwere Fähre aber enorm überdimensioniert, denn sie transportieren 10,5 und 10,3 t in den Orbit. Mehr als das doppelte Gewicht. Dadurch entstehen hohe Startkosten. Wegen der Größe scheiden preiswertere Träger wie die Delta 2 oder auch Falcon 9 aus.

Ich sehe nur einen begrenzen sinnvollen Einsatzzweck des X-37B: Den Test von neuen Materialen und Technologien im Weltraum und Missionen die durch Ressourcen begrenzt sind. Zum ersten: Es ist so möglich Materialen im Orbit zu testen – neue Beschichtungen, Legierungen, Gläser. Solarzellen etc. Anders als bei Satelliten ist eine Rückführung möglich. So kann z.B. das Erblinden von optischen Gläsern durch atomaren Sauerstoff untersucht werden. Die NASA hatte mal solche Forschungen an Bord des LDEF betrieben. Doch ansonsten geht es seit vierzig Jahren auch so, ohne das man Satelliten zurückführt. Wenn ein Material versagt zeigt sich dies aber auch anders, z.B. durch schlechtere Abbildungsleistungen von Teleskopen oder Abnahme des verfügbaren Stroms oder durch Erhitzung oder Auskühlung von Satelliten.

Den einzigen Zweck den ich heute erkennen kann wäre es das X-37B mit einem IR Teleskop auszurüsten um hochempfindliche Wärmeaufnahmen zu machen. Es kann dann solange betrieben werden, solange es Kühlmittel (flüssiges Helium) gibt und dann zurückkehren. Doch auch hier: Der Nutzen ist begrenzt. Bei astronomischen Satelliten ist die Betriebsdauer von IR Teleskopen laufend länger geworden. IRAS arbeitete 10 Monate, Spitzer schon 69 Monate. Natürlich ging dies auch weil Spitzer nun nicht mehr die Erde umkreist und damit eine Wärmequelle wegfällt. Doch auch hier: Eine einfache Güterabwägung muss erfolgen: Da die Nutzlast nur einige Hundert Kilo beträgt wäre ein Satellit mit größerem Heliumvorrat für mehrere Jahre vielleicht einige Tonnen schwer. Dem müssen dann die Startkosten von vielleicht mehreren X-37B Starts gegenübergestellt werden.

Die einzige Besonderheit des X-37B dürfte (wenn die obige Abbildung stimmt) ein großer Treibstoffvorrat sein. Der Wasserstoffperoxidtank ist in etwa so groß wie die Breite des Nutzlastraumes. da dieser 1,20 m Durchmesser hat nimmt ein zylindrischer Wasserstoffperoxidtank von 1,20 m Länge rund 1,9 t auf. Das Volumen wird wegen der Druckförderung nicht voll genutzt werden, aber es kommt ja noch der Kerosintank dazu. Also sind sicher rund 1,5 t Treibstoff zuladbar. Das ermöglicht eine Geschwindigkeitsänderung um 700-800 m/s. Das ermöglicht es der Fähre von einem mittelhohen Orbit (maximal 3000-4000 km hohe Kreisbahnen) wieder zur Erde zurückzukehren. Um in diesen Orbit zu gelangen benötigt das X-37B keinen Treibstoff, denn sie wiegt bedeutend weniger als die maximale Nutzlast der Atlas V und könnte so von ihr in diesem Orbit abgesetzt werden.

Was ist nun das X-37B? Vielleicht ist die Antwort viel einfacher: Es ist einfach ein experimentelles Vehikel, wie viele andere X-Flugzeuge auch. Nur wird es eben in den Weltraum gestartet. Es wird neue Technologien für Wiedereintritte, neue Hitzeschutzschilde und eine andere Auftriebskörperform als beim Space Shuttle erproben und zeigen ob diese besser oder praktikabler sind als beim STS. Erstmals wird auch ein Raumfahrzeug der USA automatisch landen (beim Shuttle wurde mechanisch dies verhindert, schließlich könnte ja sonst jemand auf die Idee kommen, dass man keine Besatzung für das Ding braucht). Mehr aber auch nicht. Vielleicht wird es Daten liefern die man brauchen kann wenn man später an einen neuen Shuttle geht. Ich glaube aber kaum, dass es nun viele X-37B Flüge mit irgendwelche Nutzlasten geben wird.

Die ominösen sp2 und sp3 Konfigurationen

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Da ich wahrscheinlich in meinen Aufsätzen noch ein paar mal mit Fachbegriffen um mich werfe, an dieser Stelle eine Erklärung von zweien. Fangen wir mal ganz elementar an. Elektronen halten sich nach den Atommodellen der Physiker in Orbitalen auf. Um Missverständnissen vorzubeugen: Das sind keine definierten Bahnen und sie haben keine Ähnlichkeit zu den Orbits von Planeten und Satelliten. Man kann sie dann noch nach den Energieniveaus in verschiedenen Schalen anordnen. Daher kommen die Buchstaben: Eine s-Schale ist besetzt mit zwei Elektronen. Es kommt dann die p-Schale mit sechs Elektronen. (Zur Vervollständigung: Es gibt noch die d-Schale mit 18 Elektronen und die f-Schale mit 32 Elektronen (Gesetzmäßigkeit: 2*n)).

Wenn man in Büchern nachschaut, findet man dann Abbildungen dieser Schalen, wobei diese die Aufenthaltswahrscheinlichkeit angeben. Vereinfacht gesagt, den Raumbereich in dem sich ein Elektron am häufigsten aufhält. Eine s-Schale ist kugelförmig. Eine p-Schale hantelförmig. Jede Schale nimmt maximal zwei Elektronen auf. So gibt es drei p-Schalen die in den drei Raumachsen angeordnet sind (px, py und pz).

Wichtig ist: Für Bindungen stehen nur die äußeren Schalen zur Verfügung, die nicht vollständig besetzt sind. Alle anderen Schalen beteiligen sich nicht an chemischen Bindungen. Continue reading „Die ominösen sp2 und sp3 Konfigurationen“