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Web Log Teil 604: 9.11.2020 -

9.11.2020: Warum mein Lieblingsteleskop ein Newton ist

Langsam rückt ja wieder Weihnachten näher und dann weiß ich schon das ich wieder etliche Mails bekomme, in denen ich für Empfehlungen für ein Teleskop gefragt werd. Ich habe früher viel mit dem Teleskop beobachtet, inzwischen stehen die Geräte aber nur noch rum, aber es gibt eine ganze Sektion auf der Website mit Grundlagenwissen. Obwohl dort auch steht, dass ich keine konkrete Kaufberatung mache, einfach weil es so viele Teleskope heute auf dem Markt gibt, selbst wenn man sich nur auf eine Öffnung und Typ beschränkt, kommt man leicht auf ein Dutzend Modelle. Die müsste ich ja alle kennen, um eine Empfehlung zu geben. Aber ich will das mal heute ergänzen um meinen Vorschlag zumindest für die Bauart, welche mein Lieblingsteleskop haben sollte.

Wichtige Größen

Zwei Größen charakterisieren den optischen Tubus, also das eigentliche Teleskop (die Montierung ist zwar genauso wichtig, wird leider aber meistens stiefmütterlich behandelt). Das eine ist die Öffnung D, das ist der Durchmesser der Optik. Sie ist verantwortlich für das Lichtsammelvermögen, aber auch die maximale sinnvolle Vergrößerung, die man erreichen kann, wobei diese sich Angabe relativ zum Auge bezieht. Ich schriebe sinnvolle Vergrößerung, weil man natürlich sehr stark vergrößern kann, doch zu jeder Öffnung gehört auch eine Auflösung, meist als Bogensekunden, also ein Winkelmaß definiert. Wird zu stark vergrößert, so wird das Bild zunehmend unschärfer. Faustregel: sinnvolle Maximalvergrößerung mit optimaler Schärfe = Optikdurchmesser in Millimeter. Maximale Vergrößerung, mit tolerierbarer Unschärfe: 1,5 x Optikdurchmesser in Millimeter. Für ein Teleskop mit einem 80 mm Spiegel oder einer 80 mm Linse also 80-fach und 120-fach.

Brennweite: Die Brennweite F ergibt sich aus der Beugung der Lichtstrahlen durch geschliffene Linsen oder Spiegel. Je länger die Brennweite ist, um so kleiner ist der Himmelsausschnitt, den man sieht. Die Brennweite kennt man auch von Spiegelreflexkameras. Auch hier wird der Ausschnitt, den man sieht, immer kleiner je höher die Brennweite. Bei allen Teleskopen gilt, dass eine lange Brennweite geringere optische Fehler, die sich durch die Brechung und Reflexion der Lichtstrahlen ergeben, verringert.

Aus diesen beiden Werten leiten sich weitere Kenngrößen ab. Das Verhältnis F/D ist die von der Fotografie bekannte Blende, bei Teleskopen spricht man vom Öffnungsverhältnis. Je niedriger es ist, desto mehr Licht fängt das Teleskop ein, desto heller ist das Bild und desto kürzer bei einer Aufnahme die Belichtungszeit. Aus dem Verhältnis F zu Okularbrennweite errechnet sich sowohl die Vergrößerung wie der beobachtbare Himmelsausschnitt. Die Okulare kann man auswechseln, so kommt man zu verschiedenen Vergrößerungen. Aus dem Verhältnis F zu Sensorabmessungen errechnet sich der Himmelsausschnitt bei der Fotografie. Man erkennt schon – bei gleichem Durchmesser ist oft eine geringe Brennweite von Vorteil, wenn man ausgedehnte Objekte hat. Sind die Objekte dagegen klein wie die Planeten, so ist eine lange Brennweite von Vorteil.

Bauarten

Es gibt etliche Subtypen von Teleskopen, aber in der Praxis kann man sie in drei Haupttypen einteilen:

Refraktior StrahlengangDas Linsenteleskop (Refraktor)

Wie der lateinische Ausdruck Refraktor schon aussagt, bricht dieser Typ das Licht durch Linsen. Der Brechungsindex einer Linse ist aber abhängig von der Wellenlänge. So wird das blaue Licht anders gebrochen als das rote. Es kommt zu Farbsäumen um helle Objekte. Das kann man verringern, indem man mehr Linsen kombiniert, wobei diese den Fehler der ersten Linsen kompensieren. Aber so was ist teuer. Vor allem weil man ab zwei Linsen Spezialmaterialen für die weitere Linse braucht. Die billigere Lösung ist es die Brechung zu verringern, indem man die Brennweite verlängert. Linsenteleskope im bezahlbaren Bereich haben ein F/D von 8 bis 13. Wichtig beim Linsenteleskop ist, das der Tubus in etwa so lang ist, wie die Brennweite. Das Okular ist am Ende des Tubus angebracht.

Newton StrahlengangDas Newton Teleskop

Das Teleskop nach Newton, der es erfand (und nicht nur die Gravitationstheorie entdeckte), ist ein Spiegelteleskop, ein Reflektor. Ein parabolisch geschliffener Spiegel am Ende des Tubus bündelt das Licht in einem Brennpunkt vorne im Tubus. Dort sitzt ein Fangspiegel, plan geschliffen, der das Licht um 90 Grad umlenkt zu dem Okular, das dort angebracht ist. Alle Spiegelteleskope sind farbrein. Dafür haben sie andere Nachteile. Der Fangspiegel im Strahlengang ist ein optisches Hindernis, das Kontrast und Auflösungsvermögen absenkt, ist er sehr groß so leidet auch das Lichtsammelvermögen. Mit nur einem Spiegel kann man nicht wie bei Linsenteleskopen optische Fehler die jenseits der optischen Achse auftreten minimieren, wie dies beim Linsenteleskop durch zwei oder drei Linsen geschieht. Newton Teleskope haben den Nachteil der Koma – jenseits der Mitte wird die Abbildung zunehmend unschärfer. Das wirkt sich vor allem bei der Fotografie aus. Auch hier ist die einfachste Maßnahme die Brennweite zu verlängern. Newtons haben ein F/D von 4 bis 8 also deutlich kleiner als bei Linsenteleskopen.

Bei einem Newton Teleskop ist der Tubus etwas kürzer als die Brennweite, da der Okularauszug oben am Tubus ist und ihn nicht verlängert.

Katadioptische Teleskope

Katadioptisches TeleskopKatadioptisch bedeutet, aus zwei unterschiedlichen optischen Systemen. Doch beginne ich erst mal mit der historischen Entwicklung. Nach dem Newton-Typ kamen der Typ nach Cassegrain und später Ritchcy-Chetrien auf. Beide haben denselben Grundaufbau. Der Sekundärspiegel ist beim Cassegrain ebenfalls gekrümmt und bündelt das Licht weiter. Er lenkt es nicht wie beim Newton zur Seite ab, sondern durch ein Loch im Hauptspiegel aus dem Tubus heraus. Als Folge reduziert sich die Tubuslänge beträchtlich, weil sich die F/D Werte von Hauptspiegel und Sekundärspiegel multiplizieren. Bei jeweils F/D von 5 bekommt man so ein F/D von 25, aber der Tubus muss nur so lange sein wie die Brennweite des Hauptspiegels. Leider verstärken sich so auch Bildfehler, die zunehmen je kleiner das F/D ist. Klassische Cassegrainteleskope wie das Hubble-Weltraumteleskop haben daher sehr hohe F/D Werte, Hubble z.B. einen von 24.

Den Bildfeldfehlern rückte man mit dem Ritchey-Chetrien Typ zu Leibe. Bei diesen sind die Spiegel in den Außenbereichen angepasst, normal folgt die Krümmung einem Parabolid. Dadurch kann man niedrigere F/D Werte erreichen. Es gibt Ritchey-Chetrien für Amateure, aber dieser Teleskoptypus ist teuer und selten.

Die meisten katadioptischen Teleskope, die es auf dem Markt gibt, sind vom Schmidt-Cassegrain oder Maksutov Typ. Da ein Amateur kein Cassegrain mit einem Öfnungsverhältnis von 20 bis 30 kaufen würde – der Bildausschnitt wäre einfach zu klein, das Teleskop sehr empfindlich gegenüber Störungen wie Stöße durch Wind nimmt man Spiegel mit geringen F/D, sodass man auf ein F/D von etwa 10 kommt. Dann gibt es aber große Bildfeldfehler, vor allem ist das Bild nur noch in der Mitte scharf und nach außen hin wird es unscharf. Man kombiniert das klassische Casegrain mit einer Schmidt-Platte. Das ist eine Glasplatte die diese optischen Fehler wieder korrigiert. Sie befindet sich an der Front des Tubus. So entsteht das Schmidt-Cassgerain. Die russische Variante dieses Prinzips ist das Maksutov Teleskop bei der es ebenfalls eine Korrekturplatte gibt, nur ist bei ihr der vordere vergrößernde Spiegel eingespart worden und diese Platte wurde in der Mitte verspiegelt und fungiert so auch Sekundärspiegel.

Beide Typen haben sehr kurze Tuben, teilweise nur dreimal so lang wie die Brennweite, sie sind dadurch kompakt und leichter als die beiden anderen Typen. Dafür ist das F/D hoch, 10 bis 11 ist normal. Der Okularauszug ist hinten am Tubus wie bei Linsenteleskopen. Bedingt durch die kleinen F/D ist der Fangspiegel relativ groß – 35 bis 40 % des Optikdurchmessers sind üblich. Der Kontrast und die Auflösung ist dadurch deutlich schlechter als bei Newtons oder Linsenteleskopen.

Praktische Gesichtspunkte

Ein praktischer Gesichtspunkt ist, dass man zu jedem Teleskop noch einen Satz Okulare braucht. Aus dem Verhältnis der Teleskopbrennweite und der Okularbrennweite errechnet sich die Vergrößerung. Der sinnvolle Bereich geht von Teleskopdurchmesser/6 (6 mm ist die maximale Öffnung des Auges bei Nachtadaption) bis Teleskopdurchmesser/1 (auf 1 mm reduzierte Pupille ergibt die höchste Schärfe). Bei einem Teleskop mit 80 mm Druckmesser also 13,3 bis 80-fach. Wer einmal durch ein Okular geblickt hat, weiß das es um so schwerer ist je kleiner der Durchmesser der Feldlinse, also der dem Auge zugewandten Linse ist. Diese Linse wird mit sinkender Okularbrennweite aber immer kleiner im Durchmesser. Ich empfinde das Schauen durch Okulare unter 7 mm Brennweite als anstrengend. Das wissen auch manche Hersteller und stellen Okulare mit kleinen Brennweiten so her indem sie eine Vergrößerungselement (Barlow-Linse) in das Okular einbauen. So wird aus einem 8 mm Okular dann eines mit 4 mm Brennweite. Auf der anderen Seite wird mit steigender Okularbrennweite auch die zweite Linse, unten am Teleskop immer größer. Diese kann niemals größer werden als der Durchmesser des Okulars. Okulare für das 1,25 Zoll System haben so eine maximale Brennweite von 30 bis 35 mm, je nach Gesichtsfeld, Weitwinkelokulare sogar eine deutlich kleinere Brennweite. Es gibt zwar auch Okulare für den 2 Zoll Anschluss, doch dann muss man, wenn man die Vergrößerung wechselt, jeweils noch einen Adapter von 2 auf 1,25 Zoll montieren und diese Okulare sind sehr schwer und teuer.

Sinnvoll ist also eine Maximalbrennweite von 30 bis 35 mm. Das entspricht dee 6 mm Pupille, so kommt man leicht darauf, das das optimale F/D in etwa bei 5 bis 6 liegt. Das Okular mit der kleinsten Brennweite liegt dann bei 5 bis 6 mm Brennweite. Darunter wird auch die Auswahl knapp. In diesem Bereich liegen aber viele Newtons. Linsenteleskope, außer teure Apochromate liegen höher und katadioptische Teleskope erreichen diesen Bereich bauartbedingt nicht.

Ein zweiter Gesichtspunkt ist das Einblickverhalten. Man schaut ja durch das Okular in das Teleskop, das aber je nach Objekt unterschiedlich geneigt ist. Die Montierung ist in der Höhe meist so aufgebaut, dass man bei horizontaler Ausrichtung bequem beobachten kann. Wenn man nun gegen den Zenit beobachtet, dreht sich der Tubus in die Senkrechte und ist der Okularauszug hinten, dann ist die Einblickposition tiefer – bei Linsenteleskopen sind das leicht 50 bis 70 cm und entsprechend muss man in die Knie gehen. Bei katadieoptischen Teleskopen ist es durch den kompakten Tubus weniger und so gibt es da kaum ungünstige Einblickpositionen. Beim Newton kann man durch Rotation des Tubus den Okularauszug von oben nach unten drehen und so die Distanz ausgleichen. Selbst wenn nicht so ist, ist es einfach auf einen kleinen Schemel zu klettern als in die Knie zu gehen.

Preis

Große Linsen, optisch fehlerfrei, gut geschliffen sind erheblich teurer als Spiegel. Linsenteleskope sind daher selbst in einfacher Ausführung teuer als Spiegelteleskope. Daneben erzeugen sie durch den ungünstigen Schwerpunkt auch eine höhere Last auf der Montierung, die so ebenfalls teurer wird.

Bei katadioptischen Teleskopen ist eine korrigierende Schmidtplatte und ein hyperbolisch geschliffener Fangspiegel ebenfalls teurer als der plane Fangspiegel des Newton. Auch diese sind daher bei gleicher Öffnung oft teurer als ein Newton. Sie punkten aber mit dem kürzeren Tubus, der durch die Hebelwirkung weniger Last auf der Montierung erzeugt. Da gute Montierungen ebenfalls nicht billig sind und vor allem bei steigendem Optikdruchmesser auch rasch teurer werden, sind katadioptische Teleskope bei großen Öffnungen preislich aktraktiver. Ihre Vorteile spielen sie bei kleinen Öffnungen, wo auch bei Newtons der Tubus noch nicht so lang ist, kaum aus.

Nicht umsonst steigt das Angebot an Schmidt-Cassegrain erst bei 200 mm Optikdurchmesser an, während es bei Newtons in diesem Durchmesser schon zurückgeht. Für einen Einsteiger sind katadieoptische Teleskope oft zu teuer, Linsenteleskope, die bezahlbar sind, haben oft lange Brennweiten mit den beschriebenen Nachteilen.

Tipps

Wie schon gesagt, ich mache keine Empfehlung für ein konkretes Produkt und äußere mich auch nicht, wenn ich zu meiner Meinung für ein bestimmtes Teleskop gefragt werde. Aber es gibt einige Empfehlungen. Das erste ist die Preisklasse. Wer neu ist, weiß nicht, was ein Teleskop kostet. Für etwas was man nicht kennt 200 Euro auszugeben, scheint dann viel zu sein. Bei Teleskopen kann man für den Preis aber wenig Qualität erwarten. Als Faustregel: Amateurteleskope kosten in etwa so viel wie ein brauchbarer Computer. Da wird man für 200 Euro auch nichts bekommen und ähnlich wie man für einen Gamer-PC mehrere Tausend Euro ausgeben kann, kann man auch Tausende für ein Teleskop ausgeben. Für ein Einsteigergerät würde ich mit Zubehör mit 300 bis 500 Euro rechnen. Ist das Budget knapp so verzichtet man eher auf Zubehör oder kauft ein etwas kleineres Gerät als geplant. Man darf nicht vergessen, dass der Sprung von 100 auf 150 mm Öffnung nur der Faktor 1,5 ist. Aber vom Auge sind schon 100 mm Öffnung der Faktor 16!. Ein größeres Teleskop wird also mehr zeigen, aber man sollte sich nicht eine zu hohe Steigerung erwarten.

Ein leider querbeet zu beobachtendes Phänomen ist, dass Einsteigerteleskope, da Einsteiger sich nur nach der Größe des Teleskops orientieren, mit durchweg zu schwachen Montierungen verkauft werden. Die Montierung ist das Stativ und das Getriebe darüber, dass das Teleskop hält und das mit Rädern dann dem Lauf der Sterne nachgeführt wird. Eine gute Montierung trägt das Gewicht des Teleskops und hat noch einige Kilogramm Reserven, z.B. für schweres Zubehör wie eine Spiegelreflexkamera. Der Laie kann das nachprüfen wenn im Datenblatt steht was der Tubus (OTA: optical Tube Assemby) wiegt und was die Montierung trägt. Fehlt die Angabe, so sucht man nach der Montierung im Shop, die es meist auch einzeln zu kaufen gibt. Auch wenn es teurer ist: kaufen sie Tubus und Montierung getrennt, wobei die Montierung dann eine Nummer größer ist als die im Komplettkit ist.

Sparen können sie am Zubehör. Für den Anfang reichen zwei Okulare die meist mitgeliefert werden. Später können sie weitere oder bessere nachkaufen. Sinnvoll deckt man den Vergrößerungsbereich mit drei bis vier Okularen ab, oder zwei Okularen und einer Barlowlinse. Ebenso kann man Sonnenfilter oder andere Filter später nachkaufen, das gleiche gilt für Motoren oder Nachführausrüstung, wobei man sich schon vor dem Kauf informieren sollte, ob das Teleskop dafür ausgerüstet ist. Für den Anfänger verzichtbar sind Schnick-Schnack wie Smartphone Halterung (die Kameras von Smartphones sind so schlecht das man damit praktisch nur Mond und Planeten aufnehmen kann) oder GotoSteuerungen um Himmelsobjekte anzusteuern. Bei dem kleinen Budget steckt man das Geld lieber ins Teleskop selbst. Noich was zu den Okularen selbst – erstaunlicherweise sind diese oft schlecht gewählt, ergeben zu hohe Vergrößerungen oder es fehlt eine niedrige Vergrößerung. Ist das der Fall, so sollte man überlegen, ob man von diesem Hersteller etwas kauft, wenn er schon die Grundausstattung so schlecht zusammenstellt.

Teleskope würde ich immer von einem spezialisierten Shop kaufen. Zum einen kann man dort viel einfacher Angebote vergleichen. Zum andern gibt es dort umfangreiche Infos und auch Beratung. Ein kurzer Gegencheck zu Angeboten bei Amazon zeigt auch das man beim Kauf über Amazon und Co nichts spart. Teleskopshops sind unter anderem:

Astroshop.de

Intercon SpaceTek

Teleskop Service

Ich habe bei allen Dreien schon mal gekauft. Die Angebote für Einsteiger dürften überall die gleichen sein. So entscheiden sie sich danach, mit welchem Webauftritt sie am besten zurechtkommen.

Noch ein Wort zu Dobsons

Dobsons, so benannt nach ihrem Erfinder sind Teleskope, bei denen es vor allem auf die Öffnung ankommt. Anders als andere Teleskope befindet sich das Newton-Teleskop – andere Typen sind bauartbedingt nicht möglich – nicht auf einer Montierung mit Getriebe auf einem stabilen Stativ, sondern in einer Holzbox. Die Montierung ist damit azimutal, eigentlich gedacht für die Erdbeobachtung. Man muss so immer zwei Achsen nachführen anstatt einer, bei einer ausgerichteten parallaktischen Montierung. Ohne Getriebe mit Rädelachsen muss man von Hand das ganze Teleskop bewegen und das sehr feinfühlig bei den hohen Vergrößerungen. Ich habe ein Dobson. Bin mit dessen Nachteilen aber nicht warm geworden. Es ist zu umständlich zu bewegen und auszurichten, auch weil der Tubus so niedrig ist und man sich dauernd bücken muss (und ich habe eines mit 1,5 m Brennweite). Immerhin – um Montierung, Motoren zur Nachführung oder Zubehör für die Astrofotografie muss man sich keine Sorgen machen, denn das funktioniert bei dem Prinzip nicht. Wenn man wirklich nicht weiß, ob die Beobachtung etwas ist, was einen langfristig bindet oder es ein Geschenk sein soll bei dem man nicht weiß ob der Geschenkte darauf brennt wären Dobsons eine Alternative. Dann würde ich aber ein billiges Einsteigermodell wählen, das im Prinzip nur dazu dient, die Grundlagen eines Teleskops und was wichtig ist sich anzueignen, und wenn man dann gefallen an dem Hobby hat, kann man dann ein „richtiges“ Teleskop kaufen.

13.11.2020: China und die Space Force

Nach dem Wahlsieg Bidens fragen sich alle, die sich für Raumfahrt interessieren, wie es natürlich hier weitergeht. Es gibt von Biden keinerlei Äußerungen zu dem Thema, nur einen Absatz im Wahlprogramm. Er spricht von dem Fortsetzen internationaler Programme, Fokus auf Klima und Erdforschung und Weiterbetreiben der Programme für bemannte Mond- und Marsmissionen. Artemis wird wohl nicht eingestellt werden, aber sicher nicht die Priorität wie bei Trump genießen – wobei, Priorität war bei ihm ja nie mit einer ausreichenden Finanzierung verbunden. Inzwischen äußern sich auch Politiker skeptisch zu dem Ziel bis 2024 auf dem Mond zu landen, wer sich in der Raumfahrt auskennt hatte schon vorher berechtigte Zweifel, denn dieses Ziel wäre nur erreichbar gewesen, wenn man das Programm entsprechend finanziert hätte, was ja auch unter Trump nicht so erfolgte.

Ein Projekt, das wesentlich weiter ist, wird wohl auch unter Biden weiter verfolgt werden. Die 2018 aus der Taufe gehobene Space Force. Nicht das Weltraumaktivitäten vorher keine Bedeutung für die USA gehabt hätten – das kombinierte Budget von NRO und USAF nur für „Space“ dürfte das der NASA erreichen – aber es war eben bisher keine eigene Waffengattung. Während die Space Force bisher durch Streitigkeiten zu welcher Waffengattung sie gehört und welche Ränge es geben soll, auffiel waren die Ziele beeindruckend. Es geht nicht nur wie bisher um das Starten von Satelliten. Es geht wirklich um Aufgaben, wie sie das Militär hat: Abwenden von Bedrohungen, Schützen eigener Objekte aber auch Ausschalten anderer Satelliten. Trump wollte sogar die zivile ISS miteinbeziehen. Das wird immer bizarrer. Inzwischen reden Offizielle von Patrollien durch das US-Militär jenseits des Mondes. Realistischer ist es Satelliten passiv zu schützen, wie das ESS-Programm, bei dem Satelliten einen EMP-Impuls durch eine Atomwaffenexplosion überleben sollen.

Während einige diese Szenarien utopisch sind, nimmt die Space Force erheblich schneller als Artemis die Fahrt aus. Weniger als zwei Jahre nach Gründung erfolgte dieses Jahr schon der erste Start. Der militärische Teil des Weltraumbahnhofs in Florida wurde inzwischen in Cape Canaveral Space Force Station umbenannt. Allein dieses Jahr erhält sie 15,4 Milliarden Dollar, das wird in den nächsten Jahren mehr werden. Man rechnet nicht damit, das Biden die Space Force wieder in der Versenkung verschwinden lässt.

Zumindest einer hat die Space Force ernst genommen. Trump hat ja einen Handelskrieg gegen China vom Zaun gebrochen und von Biden wird zumindest in der Handelspolitik gegenüber China keine wesentliche Änderung erwartet. Zudem haben sich die Beziehungen zwischen China und den USA unter Trump stark verschlechtert. Trump spricht ja auch immer vom „chinesischen Virus“. China, das sagte ein vom Senat befragter Geheimdienstchef, nimmt die Space Force ernst und unternimmt derzeit Maßnahmen gegen sie. Sie rechnen mit Angriffen auf ihre Satelliten und erarbeiten Möglichkeiten sich gegen diese zu wappnen, wie auch Satelliten der USA zu zerstören.

China hat mit vom Staat unterstützten Firmen in den letzten Jahren eine Reihe von neuen Feststoffraketen entwickelt. Teileweise Neuentwicklungen, teilweise abwandelte militärische Typen. Erst diese Woche hatte die teilprivate Ceres 1 ihren erfolgreichen Jungfernflug. Wenige Tage vorher startete eine Langer Marsch 6 mit 10 Satelliten. Nach dem Geheimdienstchef arbeitet China daran, sowohl ihre Technologie zum Abfangen von Satelliten weiter zu entwickeln und in ein dauernd einsatzbereites System zu überführen wie auch daran Satelliten extrem schnell zu starten, um Verluste rasch zu ersetzen. Schon 2007 schossen sie einen eigenen Sonnenforschungssatelliten ab. Inzwischen erreichte ein Satellitenabfänger eine Rekordhöhe von 30.000 km. Er kann damit auch die Navstar Satelliten angreifen und mit nur wenig Mehrleistung auch den GEO in knapp 36.000 km Höhe erreichen.

China sichert sich auch gegen Angriffe auf seine Startzentren ab. Denn damit könnte die Space Force ja verhindern das man Ersatz bereitstellt. China hat derzeit drei Weltraumzentren und baut ein viertes auf.

Im Juni erfolgte der erste Test eines Starts von einer mobilen Startplattform an Bord eines Schiffs. Eine Langer Marsch 11 startete von einem Schiff aus neun Satelliten gleichzeitig. Ebenso wird an mobilen Startbasen auf dem Festland gearbeitet. Das Schiff für den ersten Start ist noch ein umgebauter Frachter. Doch, in der Endphase ist geplant, sowohl Satelliten wie auch Antisatellitenwaffen auf normalen Schiffen zu stationieren. Sie sollen permanent auf einem Schiff mitfahren, verstaut in Standardcontainern. Erste Schulungen von besonders vertrauenswürdigen Besatzungen sollen schon erfolgen. In einem Container befindet sich ein Kran um die Rakete zusammenzusetzen (sie sind natürlich länger als ein Standardcontainer, in einem Zweiten die Rakete. Der Start selbst kann durch die Besatzung auf dem Schiff erfolgen, sollte, sofern das eigene Netz aber noch funktioniert, durch eine Funkverbindung vom Hauptquartier aus gesteuert werden. Die auf alle Weltmeere verteilten Schiffe sollen sowohl es erlauben Netze schneller wieder aufzubauen, indem es mehr Startbasen gibt und diese auch verteilt sind, somit leichter alle Bahnneigungen und Bahnebenen wieder erreichbar sind. Zum anderen müsste der Gegner so einen viel höheren Aufwand betreiben, um die mobilen Startbasen zu zerstören. Auch für das Abfangen von Satelliten ist ein weltweit verteiltes System von Vorteil, denn erdnahe Satelliten überfliegen einen Punkt auf der Erde nur alle 12 Stunden. Mit einem Schlag so größere Teile der Satellitenflotte der USA auszuschalten, wäre mit Systemen nur auf dem chinesischen Festland unmöglich.

Neben den Tests gibt es auch ein Forschungsprogramm. So wird derzeit daran geforscht ob es Sinn macht das Starlink Netz zu zerstören, und welchen Aufwand und Nutzen das brächte. Aus Chinas Sicht ist Starlink ein teilmilitärisches Netz. Schlussendlich gab es schon, nachdem die ersten Satelliten gestartet wurden, Tests der Nutzung durch das Militär und inzwischen wird Starlink sowohl als militärisches Kommunikationsnetz genutzt wie auch als Alternative zu GPS untersucht. Das grundlegende Problem ist natürlich, das man zwar mit der Zerstörung mehrerer Starlink-Satelliten schnell eine Situation schaffen kann, die zu einer exponentiellen Zerstörung von immer mehr Satelliten führt, dem sogenannten Kessler Effekt. Was eine sich exponentiell verstärkende Zerstörung bedeutet, weiß ja inzwischen durch Corona fast jeder. Doch das würde auch eigene Satelliten betreffen. Wahrscheinlich sucht China in den Computersimulationen nach Möglichkeiten Starlink und US-Satelliten möglichst stark zu schädigen und gleichzeitig ein eigenes Netz aufrechtzuerhalten, z.B. mit sehr erdnahen Satelliten, die nur kurzlebig sind, aber vor Trümmern geschützt sind, weil diese bei einem erdnahen Perigäum rasch wieder verglühen. Wenn diese Satelliten mit Ionentriebwerken arbeiten, wie der europäische Forschungssatellit GOCE könnten sie selbst in erdnahen Umlaufbahnen von 200 km Höhe wochen- bis monatelang aktiv bleiben. Gearbeitet wird an einem militärischen Backup zum Beidou System, dem chinesischen Pendant zu GPS. Es baut auf zahlreichen erdnahen Satelliten, deren Umlaufbahnen bekannt sind. Die eigene Position wird dann durch Triangulation des Funksignals von mindestens drei Satelliten bestimmt. Ein solches System hatten die USA vor GPS in Betrieb: das Transit System. Damals wurden ebenfalls mehrere kleine Satelliten mit einer Scout gestartet, ähnlich wie bei den letzten chinesischen Starts.

Das Resümee des Vortrags war, das China sehr rasch seine eigene Space Force aufbaut und innerhalb weniger Jahre die Fähigkeit haben wird, sowohl alle erdnahen US-Satelliten wie auch das GPS-System zu zerstören und genauso rasch eigene Verluste durch Neustarts ergänzen könnte. Die Startrate chinesischer Träger stieg in den letzten Jahren rapide an. Letztes Jahr waren es 34 Starts, dieses Jahr trotz Corona Pandemie bis zum 1.10, also nach ¾ des Jahres schon 29. Man kann nur hoffen, dass sich die beiden Nationen wieder annähern, was aber wohl eher unwahrscheinlich ist. China setzt repressive Maßnahmen in Hongkong durch, beansprucht immer mehr bisher internationale Gewässer und bauen Korallenriffe zu Inseln aus. Umgekehrt wollen die USA die Importe aus China in die USA herunterfahren, was als Hauptexportmarkt für China wohl kaum die chinesische Führung erfreuen wird.

16.11.2020: Der Raspberry Pi 4B als Desktop Ersatz?

Der Raspberry Pi ist der populärste Kleincomputer. Über 30 Millionen des Rechners wurden von 2012 bis 2019 verkauft. Gedacht war er um Programmieren zu lernen, in Reminiszenz zu den Heimcomputern der Achtziger Jahre, da er aus England kommt, liegt der Vergleich mit dem Sinclair Spectrum auf der Hand. Doch schon der hinkt. Das Einzige was ihn mit dem Spectrum verbindet ist, das sein Preis sehr niedrig ist. Das teuerste Modell kostet derzeit um die 75 Euro. Dazu kommen aber noch mindestens ein Netzteil und eine Mikro-SD Karte, in den meisten Fällen auch ein Gehäuse. Doch selbst dann liegt der Komplettpreis nur bei etwa 100 Euro.

Der Raspberry Pi bootet von der SD-Karte, im Normalfall eine Linux Version „Rasbian“ die vom Debian Zweig abstammt. Man kann durch verschiedene SD-Karten aber auch andere Betriebssysteme booten, so ein Standard-Linux wie Ubuntu oder die Mediacentersoftware Kodi. Es muss auch nicht immer bis zur grafischen Oberfläche gehen, sondern nur bis zur Textkonsole, wenn er als NAS-Server dient oder man nur ein eigenes Programm fährt, um Sensoren abzufragen.

Sensoren kann man an einer Leiste mit I/O Pins anhängen. Daneben gibt es einen speziellen Anschluss für eine Kamera. Der Rest der Anschlüsse ist dagegen Industrienorm – je nach Modell einen bis vier USB-Anschlüsse, einen oder zwei HDMI-Stecker für Bildschirme, Netzanschluss. Je nach Modell verfügen die Rechner auch über Wlan und Bluetooth. Die Stromversorgung geschieht über einen Mikro-USB Anschluss, wie ihn auch Handys und MP3-Player zum Aufladen haben.

Ich habe im Laufe der Zeit alle Versionen des Raspberry Pi durch. Den Ersten, einen Raspberry Pi 1 (700 Mhz, ein Kern, 512 MB RAM) kaufte ich aus Neugier. Später entstand eine Wetterstation mit ihm, wo er Sensoren von Tinkerforge abfragte. Diese lief auch über ein Jahr. Dann blieb der Rechner immer wieder hängen – wie sich zeigte lag es aber nicht am Raspberry Pi, sondern den Sensoren von Tinkerforge.

Es folgte ein Raspberry Pi 2 (900 MHz, 1 GB). Ich hoffte mit ihm produktiv arbeiten zu können, denn die grafische Oberfläche des ersten Modells war enorm langsam. Der Raspberry Pi 2 ist deutlich schneller, hat vor allem aber mehr Speicher. Denn, wenn das System auch im Vergleich zu Windows weniger Ressourcen beansprucht sind, 512 MB eben doch wenig. Er diente dann eine Zeit lang um die Programme für den Raspi 1 zu kompilieren, weil es deutlich schneller ging. Später wurde er um ein I/O Extender Board erweitert, an das man verschiedene Sensoren anschließen konnte. Das Ansprechen von Sensoren geht komfortabel, ebenso die Kamera, die man z.B. nutzen kann, um Räume zu überwachen. Aber da man anders als bei einem nur dafür ausgelegten Rechner wie einem Arduino das Programm nicht in ein ROM ablegen kann, sondern es nach dem Start automatisch starten muss ist für der Raspberry für solche Projekte vielleicht nicht die erste Wahl. Ich habe ihn trotzdem eingesetzt, weil die Rechenleistung es ermöglichte nicht nur Sensoren abzufragen, sondern auch gleich eine Website mit der Visualisierung zu basteln und über FTP auf meinen Webserver hochzuladen. Die erstellten Seiten in dem Jahr, in dem er das tat, sind noch immer einsehrbar.

Das Nachfolgemodell Raspberry Pi 3 habe ich dann lange Zeit als Desktop-Ersatz genutzt. Es hat nun vier Kerne, die mit 1,2 GHz getaktet sind und ebenfalls 1 GB RAM. Man kann mit ihm arbeiten, aber es macht keine große Freude. Moderne Webseiten, überfrachtet mit Werbung und Videos laden zäh. Am besten geht noch die Bürosuite Libreoffice. Er begleitete mich, wenn ich in mein Ferienhaus nach Nesselwang ging. Ich schaute nach Mails, schrieb meine Blogs mit ihm. Dazwischen (mit einer anderen Micro-SD Karte) war er Mediacenter. Abgelöst wurde er durch einen Gebrauchtrechner, den ich von einem Händler von Rechnern gekauft habe, die bei dem routinemäßigen Ausmustern von Bürorechnern anfallen. Obwohl der nur eine Icore der 3xxxx Serie hat, also Hardware, die 2012/3 aktuell war, ist er um Längen schneller als der Raspberry Pi 3. Ich machte, wie man auch leicht am Ressourcenmonitor sehen kann, die Speicherausrüstung als Flaschenhals aus. Ein Browser mit mehreren offenen Tabs kommt leicht über 1 GB raus die als Arbeitsspeicher verbaut sind.

Beim neuesten Modell Raspberry Pi 4 hat man den Takt leicht auf 1,5 GHz gesteigert, zudem soll die neue CPU die Befehle schneller abarbeiten, als die im 3-er Modell verbaute. Vor allem gibt es ihn aber in mehreren Ausbauvarianten mit 2, 4 oder 8 GB Speicher. Da ich nun einen Desktopersatz für meinen regelmäßigen Aufenthalt in Nesselwang hatte, habe ich ihn lange ignoriert, bis im August 2020 auch ein 8 GB Modell erschien. Natürlich ist der Vergleich mit einem PC schwer, aber Windows 10 würde ich nicht auf nur 4 GB Speicher laufen lassen. Seitdem ist er an einen alten 32 Zoll HD-Ready Fernseher angeschlossen, der neben dem Couchtisch steht und für die Benutzung kurz auf den Tisch gehoben wird und der Raspberry Pi angeschlossen wird. So kann ich surfen oder Mails nachschlagen, wenn im Fernsehen nichts oder Werbung läuft oder Filme anschauen wenn Bruce Springsteen recht hat „57 channels and nothing on

Zuerst sah es nicht so aus, als wäre er wesentlich schneller als das Vorgängermodell. Doch ich setzte auch die SD-Karte des alten Raspsis ein. Der neue Raspberry Pi 4B braucht eine schnelle Mikro-SD Karte. Ich habe eine Kingston SDCE/64GB High Endurance microSD Karte 64 GB gewählt, die nicht nur schnell ist, sondern auch für viele Schreibzugriffe ausgelegt ist „ High Endurance“. Damit halbierte sich schon die Bootzeit und der Rechner wurde deutlich schneller. 64 GB müssen es nicht sein, eine 32 GB reicht auch. Ich habe derzeit noch 42 GB frei. Der Raspi hat in Geschwindigkeit aufgeholt, ist aber noch langsamer als ein PC. Ich habe mal eine komplexe Homepage, die von SWR1 Baden Württemberg, wo durch viele verlinkte Videos das letzte Element auch auf meinem PC erst nach einigen Sekunden erscheint, geladen und über die Entwicklertools die Ladezeit unter Chrome bestimmt (F12 drücken, Reiter „Network“ anwählen). Es sind 10,5 s. Bei meinem PC sind es 2.48 s. Er ist also noch um den Faktor 4 bis 5 langsamer. Man merkt das. Vor allem Thunderbird als Mailclient braucht sehr lange, bis es meine inzwischen 6 Mailkonten nach dem Start abgeklappert hat (drei eigene für die Websites, drei fremde für Bestellungen / SPAM). Als anspruchsvollster Kandidat entpuppte sich Mediathekview. Das Programm ist schon auf dem PC langsam. Auf dem Raspberry Pi ist nach dem Start die Prozessorlastanzige einige Minuten auf 100 %, bis die gesamte Filmliste geladen und verarbeitet ist. Das liegt primär daran, dass das ganze Programm in Java geschrieben ist. Java ist meinen Erfahrungen nach die ineffizienteste Programmiersprache, die es gibt und sie benötigt eine enorm große Laufzeitbibliothek – auf dem PC 1,5 GB groß, auf dem Raspberry Pi 1,4 GB (das Programm selbst ist nur 64 MB groß). Immerhin, mit geöffnetem Mediathekview, Libreoffice, Chromium Webrowser und Thunderbird sind nur 2,6 GB von 7,8 GB verfügbarem Speicher belegt. Es würde also auch die 4 GB Version ausreichen. Mit etwas Geduld, vor allem beim Start von Programmen kann man aber mit dem Raspberry Pi 4B gut surfen und arbeiten.

Etwas schwieriger ist es, das System auszuwechseln. Es gibt zum einen für Raspbian andere Oberflächen wie Mate oder XFCE4 die auch wenig Ressourcen brauchen aber schicker als der Standard-Desktop aussehen. Ich habe sie ausprobiert, bin aber zum Standard zurückgekehrt. Warum? Es fehlen nun einige Menüeinträge, an die ich mich beim Standard-Desktop gewöhnt habe, vor allem der für das Entfernen und Hinzufügen von Programmen, der einfachsten Art Software zu installieren. Klar es geht auch von der Konsole aus mit apt-get. Das hat aber den Nachteil, dass man die Namen der Pakete kennen muss. So wollte ich Firefox als Browser nachinstallieren. Der hieß bei früheren Raspberry Pis aber „Iceweasel“ - das Paket gibt es nicht, aber auch keines das „Firefox“ heißt. Schließlich fand ich heraus das er nun „Firefox-ESR“ heißt. Aber das muss man erst mal rausfinden. Bei Add/ Remove Software tippt man dagegen Firefox ins Suchfeld ein und schaut sich die Liste durch – immer noch viel, weil die auch alle Einträge enthält die Firefox nur in der Beschreibung aber nicht Paketnamen oder Titel enthalten- das hätte man besser machen können.

Die Leistung müsste auch ausreichen, ein anderes Linux mit einem schickeren Desktop auszuprobieren. Also habe ich mir ein Image für Ubuntu heruntergeladen, auch weil der Standard von Raspbian sehr alte Programmversionen im Repository hat. Ich erhoffte mir eine aktuellere Version meiner Entwicklungsumgebung dort zu finden (war aber nicht der Fall). Leider hat Ubuntu ein Problem mit meinem Fernseher. Er ist nur „HD-Ready“, hat also die im PC-Bereich unübliche Auflösung von 1.366 x 768 Pixeln. Ein Feature der GPU des Raspbis in allen Versionen ist der „Overscan“. Je nach Monitor oder Fernsehen sollte man ihn aktivieren oder nicht. Bei Formaten die der Raspi voll unterstützt, kann man so das Bild randlos aufziehen. Das geht bei dem Fernseher nicht. Der Overscan muss aktiv bleiben. Man hat dann einen schwarzen Rand ums Bild. Deaktiviert man ihn, so verliert man aber Teile der oberen Menüleiste und unteren Statusleiste. Damit wird der PC praktisch unbedienbar, da man so nicht sieht, in welches Menü man klickt. Und das ist auch die Standard-Ausgabe von Ubuntu mit demselben Problem. Man kann nun die Auflösung anpassen (die gewählte ist 1280 x 720) und muss dann entweder mit noch weniger Bildfläche leben oder wenn man ein größeres 16:9 Format nimmt, mit schwer lesbaren Schriften weil die Auflösung höher als die des Fernsehers ist. Es gibt in Ubuntu keine Möglichkeit den Overscan einzustellen, da das dafür notwendige Konfigurationsprogramm, das Raspbian mitbringt fehlt. Also bin ich zum Standard-Desktop zurückgekehrt. Ich vermute aber bei einem normalen Monitor oder HD-Fernseher gibt es das Problem nicht. Hätte ich nicht starke Einschränkungen in der Sehkraft, ich, würde den Raspi auch direkt an den „normalen“ Fernseher anschließe, aber bei einem Betrachtungssabstand von 2-3 m ist auch bei dem 49 Zöller für mich die Schrift und der Mauszeiger zu klein. KODI als Mediencenteroberfläche ist dagegen gut bedienbar, da sie von vorneherein schon mit großen Schriften und Symbolen kommt und auch mit einer Bildschirmtastatur, damit man sie notfalls mit einer Fernbedienung bedienen kann.

Man kann an den Raspi jede beliebige USB Tastatur anschließen, ebenso jede Maus. Ich habe aus Bequemlichkeit eine Funkkombination von Logitech, das minimiert den Kabelsalat. Kontakt kann man aber auch über SSH herstellen (unter Windows sollte man Putty installieren und beim Raspi SSH-Zugriffe im Konfigurationsprogramm erlauben) oder noch bequemer über Remote Desktop (dafür muss man beim Raspi xrdp nachinstallieren). Nur ist eine Tastatur um ein Vielfaches größer als der Raspi selbst. Das ist, wenn man ihn als mobilen Rechner einsetzen, will natürlich ein Nachteil. Die Lösung – entweder man leiht sich lokal eine Tastatur und Maus aus, oder kauft am Ferienort eine die man dann nicht mit nach Hause mitnimmt (gibt es ja schon für unter 10 Euro) oder man greift zum neuen Raspberry Pi 400 (noch nicht getestet). Das ist ein Raspberry Pi 4B mit 4 GB RAM in einem Tastaturgehäuse. Allerdings einer kleinen Tastatur. Diese hat keinen Zehnerblock und ist so nur 285 mm lang, eine normale USB-Tastatur mit Zehnerblock ist dagegen 445 mm breit. Zusätzlich dient die Tastatur als Kühlblock ´, so taptet die Core um 300 oder 20 % MHz höher. Beim Benutzen meines Raspis fiel mir auf, dass beim schauen von Filmen über die Mediathek sehr schnell das Überhitzungssymbol in der rechten oberen Ecke auftaucht, egal ob als Vollbild oder im Browserfenster. Bei einem mit Mediathekview heruntergeladenen und dann abgespeilten Film blieb die Prozessorlastanzeige dagegen weit unterhalb von 30 %. Die Warnung ist nur eine Warnung – der Raspi nimmt keinen Schaden. Sie signalisiert nur das die CPU den Takt reduziert um nicht zu überhitzen. Sie ist aber nervig durch das Blinken im Vollbildvideo.

Wozu ein Raspberry Pi, wenn man auch ein Smartphone hat?

Klar. Heute wird viel mit dem Smartphone gemacht. Ich selbst habe keins, eben weil ich schlecht sehe, damit ich etwas erkenne muss ich so stark vergrößern, dass dies bei den kleinen Bildschirmen das Surfen zum Qual macht und ich kann auch auf der Bildschirmtatstur nicht wirklich schnell tippen. Zudem habe ich mich an den PC, große Monitore und echte Tastaturen gewöhnt. Der Raspi erlaubt es mir wie mit einem PC zu arbeiten, nicht nur zu surfen oder Dinge zu machen die kaum Tastatureingaben erfordern, ich brauche nur eine Tastatur und Maus und ein HDMI-Kabel, ich kann ihn an jeden Fernseher anschließen. Ich sehe durchaus Vorteile – es ist einfach bequemer, man kann nicht nur surfen, sondern auch arbeiten, es gibt auf dem Raspi eben alle Programme, die man auch vom PC kennt, z.B. eben Libreoffice als Office Suite. Gegenüber einem fremden PC wie in einem Internet Cafe, punktet der Raspi indem er natürlich auch so konfiguriert werden kann, das er alle Passwörter und Mailkonten kennt. Wer ein Google Konto hat und Chrome / Chromium benutzt, braucht sogar nur einmal ein Passwort – das des Google Kontos. Hat man sich einmalig auf dem Raspi mit Chromium bei Google eingelockt, dann synchronisiert er sich, lädt alle Lesezeichen, Erweiterungen und eben auch alle Passwörter herunter. Es ist schlicht und einfach bequemer, auch bequemer, wenn man nur Filme ansehen will. Das geht zwar auch über die Mediatheken mit einem Fernseher (über die rote Taste). Doch wer die kennt weiß, wie zäh sie laden, wie lange es dauert, bis man sich zu etwas vorgearbeitet hat. Beim Raspi öffnet man den Browser, tippt den Sendungsnamen und „Mediathek“ ein und unter den ersten Treffer ist meist auch das Video in der Mediathek, das man dann im Vollbild anspielen kann. Daneben kann man natürlich andere Videos vom USB-Stick abspielen.

Fazit

Ein Raspi 4B kann einen PC nicht ersetzen, aber ergänzen, als „Zweit-PC“ für die Mitnahme auf Reisen oder angeschlossen an den heimischen Fernseher, mit einem Kartenwechsel auch als Mediencenter. Das kostet nicht viel, die Tastaturversion benötigt noch eine Maus, Netzteil, HDMI-Kabel und man hat für unter 100 Euro alles, was man braucht und bei weniger als 30 cm Länge ist er auch noch leicht im Koffer unterzubringen.


 

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