Archiv der Kategorie: Technik

Technik – Fluch und Segen zugleich. Setzen wir sie zum Wohlergehen der Menschen ein!

Bernd Sternal

„Roch“ – der Märchenvogel aus Tausendundeiner Nacht

Der „Roch“ ist ein Vogel aus den sagenhaften persischen Erzählungen von Tausendundeiner Nacht. Der Vogel soll größer als ein Mensch sein und sich dem Märchen nach von Elefanten ernähren. In dem Märchen soll sich Sindbad an ein Bein des Rochs gebunden haben, um von einer einsamen Insel zu entkommen.

Die US-Amerikaner haben diesen mystischen Namen nun für ein riesiges Flugzeug verwendet. Der monströse Vogel wird in der kalifornischen Mojave-Wüste entwickelt und gebaut. Chefkonstrukteur ist der erfahrene US-amerikanische Luft- und Raufahrtingenieur Elbert Leander „Burt“ Rutan, der 1943 in Portland, Oregon, geboren wurde.

Rutan, ein NASA-Veteran, arbeitete bereits an der Entwicklung des Space-Shuttle mit. Zudem war er der Entwickler des riesigen Transportflugzeuges „White Knight Two“, das 2008 seinen Erstflug hatte. White Knight Two wurde als Trägerflugzeugtyp entwickelt und soll das Raumflugzeug Space Ship Two auf eine Höhe von etwa 15 Kilometern transportieren, bevor dieses dort ausgeklinkt wird und mit Raketenantrieb einen suborbitalen Weltraumflug unternimmt.

White Knight Two ist ein sogenanntes Doppelrumpfflugzeug. An diese Konstruktion angelehnt wird nun der Roch gebaut, jedoch noch viel gewaltiger. Hat der White Knight eine Flügelspannweite von 42,67 m und eine Länge von 23,77 m, so weißt der Roch eine Flügelspannweite von sagenhaften 117 m auf, bei einer Länge von 65 m.

Im Jahr 2011 hatte Microsoft-Mitgründer Paul Allen die Vision Raumflug-Dienstleistungen anzubieten. Er gründete zu diesem Zweck zusammen mit Scaled-Composite-Gründer Burt Rutan die Stratolaunch Systems mit Sitz in Huntsville, Alabama. Entwickelt und gebaut wird der Mega-Vogel in Zusammenarbeit mit der NASA.

Die zwei Rümpfe des Rochs sind durch eine mächtige Tragfläche verbunden, der dadurch wie ein Katamaran der Lüfte wirkt. Das Flugzeug verfügt über insgesamt 6 große Mantelstrom-Triebwerke, drei davon rechts und drei links an den Außenseiten der Tragflächen. Durch diese Bauweise ist es möglich, zwischen den beiden Rümpfen große Lasten aufzunehmen und zu transportieren. Wie es heißt, wurde das Cockpit von der Boeing 747 übernommen. Der Roch verfügt über ein Fahrwerk mit 28 Rädern und die gesamte Flugzeugzelle wird größtenteils aus Kohlefaser-Verbundmaterial gefertigt.

Der Monster-Vogel „Roch“, in der Größe eines Fußballfeldes, soll zukünftig Satelliten-Trägerraketen in etwa 11 km Höhe transportieren und diese dort ausklinken. Mit dem eigenen Raketen- Triebwerk sollen die Satelliten dann den Erdorbit erreichen.

Neu ist diese Idee nicht: Bereits seit den 1970er Jahren wird über solche Lösungen nachgedacht und es gab auch bereits erste Entwicklungen und Tests, die jedoch alle nicht erfolgreich waren. Hintergrund dieser Bestrebungen, insbesondere in den USA und in Russland, ist der Umstand, dass es kaum möglich ist, von bekannten Raketenstartplätzen aus unbeobachtet Starts durchzuführen.

Denkbar, und wohl auch in die Planungen und Entwicklungen einbezogen, wäre wohl auch der Transport der neuen Kleinraumfähre „Dream Chaser“. Das ist ein in der Entwicklung befindlicher kleiner Raumgleiter, der von dem US-Unternehmen Sierra Nevada Corp. mit finanzieller Unterstützung der NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt entwickelt wird.

Der genaue Starttermin des Roch ist geheim, jedoch ist er für das Jahr 2018 geplant.

Myonen und die Cheopspyramide

Alles besteht aus Materie: Diese stellt in den Naturwissenschaften eine Sammelbezeichnung für alles dar, woraus physikalische Körper aufgebaut sind, also chemische Stoffe sowie deren Bausteine.

Der Begriff Materie ist kein feststehender, denn in der modernen Physik wurde er mehrfach erweitert und er ist wohl auch für die Zukunft nicht endgültig definiert.

In seiner engeren Bedeutung umfasst der Materiebegriff heute alle Elementarteilchen. Das sind also Quarks und Leptonen mit Eigendrehbewegung sowie alle darauf aufgebauten Objekte wie Atome, Moleküle sowie weitere feste, flüssige und gasförmige Materie. In den Geisteswissenschaften wird der Materie-Begriff jedoch anders definiert.




Ich möchte dennoch hier keine philosophische Materie-Betrachtung anstellen, sondern ausschließlich über neue wissenschaftliche Erkenntnisse informieren.

Ein Elementarteilchen, das dem Elektron ähnelt, ist das Myon. Es hat viele Eigenschaften des Elektrons, jedoch hat es eine etwa 200-mal größere Masse. Weiterhin zerfällt es im Unterschied zum Elektron spontan mit einer mittleren Lebensdauer von nur etwa 2,2 Mikrosekunden. Das mag jedem, der kein Naturwissenschaftler ist, wenig interessant und relevant vorkommen: Ist es aber nicht wirklich.
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Myonen sind ein Hauptbestandteil der kosmischen Strahlung. Sie erzeugen mit ihrer meist hohen kinetischen Energie in Materie durch viele aufeinander folgende Stöße mit annähernder Lichtgeschwindigkeit lange Ionisationsspuren, die zur Detektion dienen können. Myonen bewegen sich meist mit nahezu Lichtgeschwindigkeit und können trotz ihrer kurzem Lebensdauer kilometerdicke Felsen durchdringen.

Myonen wurden 1936 von US-amerikanischen Physikern Carl D. Anderson und Seth Neddermeyer bei der Untersuchung von kosmischer Strahlung entdeckt und unabhängig davon 1937 von den US-amerikanischen Physikern J. Curry Street und E. C. Stevenson nachgewiesen.

Physik-Nobelpreisträger Luis Walter Alvarez beschäftigte sich seit dieser Zeit ebenfalls mit kosmischer Strahlung. Nach dem Zweiten Weltkrieg entwickelte er den Protonen-Linearbeschleuniger in Berkeley, der ab 1947 im Einsatz war. Außerdem war er in Berkeley Mitentwickler der ersten Synchrotrone (Ringbeschleuniger). Ab 1950 wandte er sich der Detektor-Entwicklung zu.

Seine entwickelten Detektor-Verfahren setzte er von 1965-1969 In Ägypten ein. Mit Hilfe von Messungen komischer Höhenstrahlungen wollte er herausfinden, ob in der Chephren-Pyramide unentdeckte Kammern aufzufinden sind. Seine Methoden waren jedoch noch unausgereift und seine Messungen, auf Grund deren er behauptete, dass in der Pyramide keine unentdeckten Kammern mehr vorhanden sind, stellten sich als Fehlurteil heraus.

Querschnitt der Cheops-Pyramide mit Hohlraum-Scan von 2015
Querschnitt der Cheops-Pyramide mit Hohlraum-Scan von 2015, Sternal Media nach Wikipedia

Jedoch wurde die Verfahrenstechnik ständig weiterentwickelt, verbessert und verfeinert. Das war im Jahr 2015 für ein internationales Forscherteam, unter Aufsicht des ägyptischen Antiken-Ministeriums, Anlass, die Cheopspyramide nach unentdeckten Hohlräumen zu untersuchen. Mit Hilfe modernster Analyse- und bildgebender Technik wurde das 4 500 Jahre alte antike Bauwerk auf unbekannte Räume, Kammern und Gänge untersucht. Mit Myonen-Detektoren gelang den Forschern nun das Auffinden bisher unbekannter räumlicher Strukturen. Die Myonen-Technologie, die heute auch zur Untersuchung von Vulkanen eingesetzt wird, und die auch beim havarierten Kernkraftwerk in Fukushima zum Einsatz kam, zeigt einen rätselhaften Hohlraum von wohl etwa 30 m Länge oberhalb der Großen Galerie. Die Wissenschaftler können die Anomalie jedoch bisher nicht erklären. Das liegt nach eigenen Aussagen wohl daran, dass die Wissenschaftler die inneren Strukturen der Pyramide noch nicht verstehen. Zudem ist sich die Wissenschaft bis heute nicht über den Bau der Pyramide einig. Verschiedene Theorien stehen sich gegenüber, doch sie bleiben Hypothesen, da bisher die Beweise fehlen. Wir können also auch in Zukunft gespannt sein, welche Geheimnisse sich die alten Grabstätten der Pharaonen noch entreißen lassen werden.

Klimawandel und was nun?

Lange habe ich mit diesem Beitrag, der sich ja auf die Bundestagswahl beziehen soll, gewartet. Es war meine Intension, die Ergebnisse der Jamaika-Sondierungsgespräche und die des Weltklimagipfels in meine Betrachtungen mit ein einzubeziehen.

Die Ergebnisse liegen nun vor und sind ernüchternd!

Fangen wir jedoch mit dem Klimawandel an: Ich bin keine Klimawandel-Leugner. Jedoch habe ich bereits eine Vielzahl von geschichtlichen Büchern verfasst, in denen ich mich mit Klimawandel im Laufe der Erd- und Menschheitsgeschichte beschäftigt habe. Es sollte daher unstrittig sein, dass es Klimaveränderungen in Richtung Abkühlung oder Erwärmung zu allen Zeiten gegeben hat.

Auch heute findet ein Klimawandel in Richtung Erwärmung statt, der vor mehreren hundert Jahren begonnen hat. Es kommt nun häufig zu der Aussage, dass sich mit dem Beginn der Industriellen Revolution vor etwa 200 Jahren die Erwärmung drastisch zu beschleunigen begann. Ich kann das nicht widerlegen. Diese Beschleunigung wird zudem in direkten Zusammenhang mit der Industrialisierung gebracht und soll somit menschengemacht sein. Ob dem so ist, dahinter steht ein gewisses Fragezeichen.

Die Wissenschaft geht heute davon aus, dass etwa alle 100.000 Jahre eine Warmzeit auftritt, die logischerweise eine Kaltzeit ablöst. Als einer Ursache dafür wird eine Veränderung der Erdumlaufbahn und der Rotationsachse der Erde angesehen. Jedoch können Klimawandel auch durch verschiedene Naturkatastrophen und andere Ereignisse verursacht werden.

Wir können wohl derzeit von einer dieser zyklischen Klimaveränderungen ausgehen. Von der Wissenschaft wurden zahlreiche Warmzeiten untersucht und eine davon, die etwa vor 19.000 Jahren einsetzte, etwa genauer. Mehr dazu finden sie unter www.klimafakten.de

Zusammensetzung der Luft - Abbildung Wikipedia "Luft"
———————— Zusammensetzung der Luft – Abbildung Wikipedia

Zu den sogenannten Treibhausgase zählen Methan, Distickstoffmonoxide, Flurkohlenwasserstoffe, Schwefelhexafluoride und Stickstofftrifluoride sowie das Kohlendioxid. Sie alle sind strahlungsbeeinflussende gasförmige Stoffe in der Luft, die zum Treibhauseffekt beitragen und sowohl einen natürlichen als auch einen anthropogenen Ursprung haben können.

Auf unserem Planeten sind geschätzte 65.500 Gigatonnen Kohlenstoff gespeichert, davon ist etwa ein Prozent in Form von CO2 Bestandteil unserer Atmosphäre. In einem Kohlenstoffzyklus wird ständig eine sehr große Menge dieses Kohlenstoffs zwischen der Atmosphäre und den anderen Depots, wie Meere und Ozeane, Lebewesen, Böden und Gestein ausgetauscht.

Wie wir heute wissen, war der CO2-Gehalt in der Atmosphäre durch die verschiedensten Ursachen und Umstände in der erdgeschichtlichen Entwicklung sehr unterschiedlich. So war er in der kambrischen Explosion (erstmalige Vorkommen von Vertretern fast aller heutigen Tierstämme in einem geologisch kurzen Zeitraum von 5 bis 10 Millionen Jahren zu Beginn des Kambriums vor etwa 543 Millionen Jahren) der CO2 Gehalt in der Atmosphäre mit etwa 0,6 Prozent gegenüber heute 0,04 Prozent auf einem sehr hohen Level. Jedoch hat die Evolution alle diese Probleme lösen können.

Kohlenstoff und seine Verbindungen sind auf Grund ihrer besonderen Elektronenkonfiguration Grundbausteine des Lebens auf der Erde.

Pflanzen wandeln Kohlenstoffdioxid mit Hilfe der Photosynthese in Zucker, insbesondere Glucose, um. Die für diese Reaktion nötige Energie gewinnen sie über die Absorption von Sonnenlicht durch Chlorophyll. Der Prozess wird Photosynthese genannt, als Abfallprodukt entsteht Sauerstoff. Dieses Gas wird von den Pflanzen in die Atmosphäre abgegeben, wo es anschließend für die Atmung heterotropher Organismen und anderer Pflanzen benutzt wird; damit entsteht ein Kreislauf. Durch diese Stoffströme wird das Kohlenstoffdioxid der Atmosphäre durchschnittlich alle 3 bis 5 Jahre vollständig ausgetauscht. Die Freisetzung und der Verbrauch von Kohlenstoff im Pflanzenbereich gleicht sich in etwas aus, ist also in etwa neutral.

heterotrophe MechsnismenAbbildung:
Kreislauf zwischen Autotrophen und Heterotrophen. Autotrophe können Kohlendioxid (CO2) und Wasser nutzen um Sauerstoff und komplexe organische Verbindungen zu bilden.

Dies hauptsächlich durch den Prozess der Photosynthese. Alle Organismen können solche Verbindungen nutzen um ihrerseits CO2 und Wasser durch zelluläre Atmung zu bilden.

Quelle: Wikipedia

 

 

Das System „Erde“ wird als geschlossenes System betrachtet, das aus fünf Teilsystemen besteht: Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre, Biosphäre und Pedosphäre.

Für unsere Klimabetrachtungen sind vorrangig die Teilsysteme Atmosphäre und Biosphäre von Bedeutung, beide sind jedoch die kleinsten Kohlenstoffspeicher auf der Erde. In der Atmosphäre befanden sich mit Stand 2017 ca. 850 Gigatonnen Kohlenstoff, das sind nur rund 0,001 % des globalen Gesamt-Kohlenstoffes. Der Kohlenstoffgehalt der Atmosphäre reagiert also auf Änderung der Flussraten besonders empfindlich. Aufgrund biochemischer Vorgänge weist die Atmosphäre jedoch die höchsten Kohlenstoff-Flußraten auf und ist damit Bestandteil der kurzfristigen Kreisläufe.

Treibhausgase und insbesondere CO2 absolvieren einen Teil der vom Planetenboden abgegebenen langwelligen Infrarotstrahlung. Je mehr davon also Bestandteil der Atmosphäre ist, je mehr wird absorbiert und kann nicht in das Weltall entweichen. Das ist der sogenannte Treibhauseffekt, ohne den jedoch ein Leben auf der Erde wohl unmöglich wäre, denn es wäre hier viel zu kalt. Jedoch muss dieser Treibhauseffekt in einem gewissen Rahmen ablaufen, um nicht schädigend zu wirken.

Klimaveränderungen gehen normalerweise sehr langsam von statten. Nun gilt es als nachgewiesen, dass sich seit der Industriellen Revolution vor 200 Jahren der CO2-Gehalt in der Atmosphäre sehr schnell erhöht hat, eine Erhöhung, die man nicht mit natürlichen Ursachen begründen kann. Daher wird diese CO2-Anreicherung der Atmosphäre, der damit ansteigende Treibhauseffekt und auch die dadurch steigende globale Erderwärmung, dem Verbrennen fossiler Brennstoffe zugeschrieben.

Ob dem wirklich so ist, darüber wird heftig gestritten. Zu viele Faktoren spielen bei der Gesamtbewertung eine Rolle, die wir noch nicht alle überblicken.

Und damit sind wir wieder bei der deutschen und der internationalen Politik angelangt und deren geplante Maßnahmen für den Klimaschutz.

Klima- und Umweltschützer haben besonders die CO2-Emmissionen von Kohlekraftwerken und von Verbrennungsmotoren für Fahrzeuge als Schuldige ausgemacht. In Deutschland fordern die Grünen sowie Klima-, Umwelt- und Naturschutzorganisationen einen schnellen Komplettausstieg aus der Kohleverbrennung sowie ein baldiges Verbot der Zulassung von neuen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor.

Um die Ziele des 2015 in Paris beschlossenen Klimaschutzvertrages zu erfüllen, die sogenannte menschengemachte globale Erwärmung auf deutlich unter 2 °C zu begrenzen, ist weltweit ein Kohleausstieg bis etwa 2030 notwendig, heißt es dazu.

Wohl auch daran sind die Sondierungsgespräche einer Koalition von CDU/CSU, Grünen und FDP in der Nacht vom 19. zum 20. November gescheitert.

Sicherlich sind diese Zielstellungen für Klima- und Umweltschutz begrüßenswert und notwendig, es wird auch mit Hochdruck daran gearbeitet. Jedoch kann es nicht Ziel einer verantwortungsvollen Politik sein, derartige Termine gesetzlich festzuschreiben und die Menschen dann bei Umsetzung damit allein zulassen. Es ist daher nicht wirklich von Bedeutung ob die Zielstellung 2030 oder 2040 heißt. Zunächst müssen „Nichtpolitiker“, also Techniker, Ingenieure und Wissenschaftler, praktikable Lösungen finden und diese zu verlässlichen Geräten, Maschinen, Fahrzeugen und Verfahren entwickeln. Das geht nicht per Gesetz: Aber vielleicht etwas schnelle bei tatkräftiger Unterstützung durch die Politik.

Klar, die Erderwärmung wird wohl weiter voranschreiten. Doch Deutschland produziert nur etwa 2,2 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen.

Wir hatten gerade die Weltklimakonferenz in Bonn: 29.000 Anmeldungen, angeblich 25.000 Teilnehmer konferierten 2 Wochen. Vorzeigbare Ergebnisse? Fehlanzeige! Nicht Konkretes, unendlich viel geduldiges Papier und Geldforderungen von Entwicklungsländern. Ein irrer Aufwand, der Deutschland 117 Millionen Euro gekostet hat. War das nötig? Bei dem Aufwand ein ganz eindeutiges NEIN. Aus 190 Nationen kamen die Teilnehmer geflogen. Und wir alle wissen wie klimaunfreundlich Fliegen ist. Jedoch scheint das die Klimaschützer wenig zu interessieren, wenn es um ihre hehren Ziele und Ideologien geht. Viele Ländervertreter scheinen nur gekommen zu sein, um von den Industrieländern Geld zu fordern, eigene Anstrengungen Fehlanzeige.




Auch ich kenne kein besseres Rezept, als solche internationalen Konferenzen durchzuführen. Aber bitte in Zukunft mit erheblich weniger Aufwand, damit sich das Aufwand-Nutzen-Verhältnis im Rahmen hält.

Die diesbezüglichen Zahlen zu den Emissionswerten von CO2, die zur Verfügung stehen, sind leider nicht zu überprüfen. Demnach erzeugen laut EPA 40 Länder die größten Emission von Kohlenstoffdioxid aus energetischer Nutzung (Verkehr, Heizen, Stromerzeugung, Industrie) von insgesamt 86,8 Prozent. Nicht in der Liste enthalten sind auch europäische Länder wie Schweden, Finnland, Norwegen, Dänemark, Bulgarien, Rumänien, Portugal, Ungarn, Slowenien, Tschechien und auch, außer Brasilien, kein südamerikanisches Land?

Oftmals gehen heute bei uns in Deutschland leider Ideologien vor Realpolitik. Ich glaube nicht, das wir vielen unserer Bürger vermitteln können, dass unsere Kohleindustrie ohne Ersatz kaputtgemacht wird ohne für die betroffenen Regionen wirtschaftliche Vorsorge zu treffen. Bei der Fahrzeugindustrie ist die Lage noch prekärer. Der Weltmarkt wird noch über viele Jahrzehnte Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren nachfragen. In den meisten Ländern dieser Erde ist eine Infrastruktur, die es erlaubt mit E-Mobilen zu fahren, nicht absehbar. Können wir da aus dieser Technologie aussteigen, ohne adequaten Ersatz an Beschäftigung?

Wir müssen in Deutschland verantwortungsvoll mit dem Klima-und Umweltschutz umgehen, jedoch nicht ideologisch. Ein diesbezüglicher Beitrag von uns könnte doch auch sein, wenn wir helfen die CO2-Emissionen in anderen Ländern zu mindern. Denn wo auf der Welt diese Einsparungen vorgenommen werden, ist unserem Planeten recht egal. Doch in der Regel spricht sich ein erheblicher Teil unserer Politiker dagegen aus: wir sollen Vorreiter sein, koste es was es wolle. Und das ist Ideologie pur!

Zudem muss begonnen werden, sich ehrlich zu machen. Wir geben riesige Summen für den Klima- und Umweltschutz aus und es soll immer noch mehr werden. Jedoch ziehen sehr viele Länder nicht an diesem Strang mit und allein Europa, sowie einige andere Industrieländer, können wenig bewirken. Auch ist das ganzen Unternehmen nicht ohne erhebliches Risiko, denn wir wissen nicht, ob wir bei allen Bemühungen den Klimawandel stoppen oder beeinflussen können.

Wattenmeer

Vor vielen hundert Jahren waren weite Teile des heutigen Friesischen Wattenmeeres Siedlungsräume von Menschen. Diese mussten mit ansteigendem Meeresspiegel aufgegeben werden.

Vielleicht können wir diese Warmzeit nicht wirklich aufhalten, dann verlieren Millionen Menschen ihr zuhause. Über diese Möglichkeit muss auch nachgedacht werden und es muss Vorsorge getroffen werden. In einigen Gebieten der Welt kann man vielleicht mit technischen Möglichkeiten helfen. In anderen müssen sich diese Menschen dann neue Wohngebiete suchen. Dabei muss die Weltgemeinschaft helfen. Ein Fond für diesen Fall, in den alle Länder einzahlen wäre sicherlich ein Lösungsansatz. Die Augen vor dem Scheitern der Klimabemühungen zu verschließen hilft jedenfalls nicht weiter. Und wir sollten akzeptieren, dass die Chancen wohl 50/50 stehen. Dagegen hilft letztlich auch alle Ideologie nicht, die unsere Menschen immer weniger mitnimmt. Mitte und Maß sind gefragt und vor allem Ehrlichkeit.