Archive for 10. August 2011

Pläne und Kosten des Space Launch System „geleakt“: Wohin die Reise der NASA gehen soll

10. August 2011

mit der zuweilen als „Senate Launch System“ verspotteten Riesenrakete, deren überstürzte Entwicklung der US-Kongress einer renitenten Raumfahrtbehörde auf zu zwingen versucht und die bemannte Missionen jenseits des Low Earth Orbit ermöglichen soll, wird allmählich klarer, nachdem interne NASA-Dokumente aufgetaucht sind. Danach soll es den ersten unbemannten Testflug des SLS im Dezember 2017 um den Mond herum geben, gefolgt vom ersten bemannten – mit einer Apollo-8-artigen Umrundung des Mondes – im August 2021. Und bis zu diesem Zeitpunkt werden 29 bis 38 Milliarden Dollar ausgegeben worden sein, 17-22 Mrd.$ bis zum Test 2017 und weitere 12-16 Mrd.$ bis zum Mondflug 2021: Das jedenfalls sagen – pessimistische – NASA-eigene Zahlen voraus. Eine unabhängige Prüfung läuft noch bis Mitte August und soll auch der Grund für das bisherige eiserne Schweigen der NASA-Spitze zum ganzen Komplex sein. Immerhin hat der Chef öffentlich mitgeteilt, dass das grundlegende Konzept für das SLS ausgewählt sei. Und das ist dem Vernehmen nach im Wesentlichen die alte Ares V, d.h. ein massives Recycling von Bauteilen des Space Shuttle – den Wählern der Abgeordneten in den Wahlkreisen mit den einstigen Shuttle-Zulieferern zuliebe.

Die Haupttriebwerke, den Außentank und die Feststoff-Booster des Shuttle: Sie alle sollen wir wieder auf der Rampe sehen. Ungefähr einen Start der Luxusrakete pro Jahr sieht der Plan vor, wobei die Nr. 6 tatsächlich im August 2025 bemannt zu einem Asteroiden („Bemannter Asteroiden…“) fliegen würde. Aber das wäre noch nicht die endgültige Version des SLS: Die käme erst mit dem 13. Start im August 2032 zum Einsatz, mit einer Nutzlastkapazität von mindestens 130 Tonnen. Dieses laaanggezogene Szenario basiert bereits auf der Erwartung, dass es finanziell immer knapp bleiben wird. Das bedeutet aber auch, dass die zunächst schockierenden 29-38 Mio.$ für gerade mal zwei Starts über so viele Jahre verteilen, dass die jährlichen Ausgaben unter denen während des Shuttle-Programms bzw. des Aufbaus der ISS – oben am 19. Juli von der abgedockten Atlantis aus mit Mond & Erde gesehen – bleiben. Trotzdem fragt man sich, warum ein System, das auf lauter bekannter – und vielfach fluggetesteter! – Technologie basiert, derart teuer kommen soll. (NASA Spaceflight 27.7., Orlando Sentinel, Space Policy 5.8.2011)

Die ESA würde gerne in das neue US-Raumfahrtprogramm einsteigen und insbesondere Erfahrungen mit den ATV-Transportschiffen in die Entwicklung künftiger Raumschiffe für Reisen jenseits des LEO einbringen, die dann mit dem SLS starten sollen. Das hat weniger einen visionären als einen ökonomischen Grund: Mit dem Bau und Start von 5 ATVs bis 2014 leistet die ESA per Tauschgeschäft ihren Beitrag zu den Betriebskosten der ISS bis 2017, aber die soll ja nun bis 2020 im Orbit bleiben. Der Bau weiterer ATVs ist nicht so attraktiv wie Weiterentwicklungen, die in das Multi-Purpose Crew Vehicle der NASA einfließen könnten. Um den ISS-Anteil von 2017 bis 2020 zu „bezahlen“, wären MPCV-Beiträge in Höhe von 450 Mio. Euro erforderlich, die im Prinzip von den ESA-Mitgliedsstaaten bereits im März frei gegeben wurden. Und die ESA dringt auch auf eine bessere internationale Koordination der bemannten Post-ISS-Welt: Es sei geradezu „Anarchie“, schimpfte jüngst der ESA-Chef, dass für die ISS mehr unbemannte Transportschiffe als überhaupt benötigt entwickelt wurden, während sich niemand um bemannte Systeme kümmerte. (Spaceflight Now 26.7.2011)

Boeing will Astronauten mit der Atlas V zur ISS bringen

Diese Rakete hat bei allen ihrer 27 Starts – zuletzt mit dem Jupiterorbiter Juno – tadellos funktioniert und ist von einem man-rating nicht mehr weit entfernt: Daher hat sich Boeing entschieden, seine geplante siebensitzige Raumkapsel CST-100 mit ihr zur ISS zu bringen. Wenn die NASA mitzieht und das Projekt weiter fördert, versteht sich, mit jährlich 850 Mio.$: Dann sei bereits im vierten Quartal 2015 der erste bemannte Flug – mit zwei Boeing-eigenen Piloten – möglich, nach drei Teststarts und einem Bodentest des Startabbruch-Systems ohne Rakete. Die CST-100 könnte aber später auch auf andere vergleichbare Raketen gesetzt werden, die freilich ebenfalls erst ein ausgiebiges man-rating über sich ergehen lassen müssten. Bei operationellen Flügen zur ISS würden statt der Boeing-Piloten – die gerade gecastet werden; Astronauten-Erfahrung nicht zwingend erforderlich – NASA-Astronauten das Kommando haben. (Spaceflight Now 4.8.2011. Auch ein ESA Release 27.7.2011 zu Gesprächen über „neue Verwendungen“ der ISS als Technologie-‚Testbed‘ für die Vorbereitung von Missionen jenseits des LEO)

Jetzt wirklich da: Opportunity am „Spirit Point“!

10. August 2011

Man kann es lange debattieren, wann der Marsrover Opportunity nun genau den Krater Endeavour erreicht hat, aber gestern ist er bis auf den „Spirit Point“ an seinem Rand gerollt, etwas links von dieser Szene vom 6. August, hier in Falschfarben dargestellt, um unterschiedliche Bodentypen hervor zu heben. Endeavour verspricht Einsichten in ältere Schichten als die Rover bisher gesehen haben – und Daten von Orbitern weisen aus Tonmineralien aus wärmeren und feuchteren Zeiten hin. NACHTRAG: ein erster Blick in die Runde vom Spirit Point – und hier wird mit Hochdruck diskutiert, was es zu sehen gibt. NACHTRAG 2: nämlich diese bzw. diese Impressionen!

Nachrichten aus der Fundamentalphysik kompakt

10. August 2011

Auch Antiprotonen in den van-Allen-Gürteln gefangen

Wenn energiereiche Kosmische Strahlung auf die äußere Erdatmosphäre schlägt, entsteht ein wenig Antimaterie, und es war schon lange vermutet worden, dass diese teilweise in der ‚magnetischen Flasche‘ der van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde landet, wo man schon länger auf Positronen gestoßen war – und jetzt hat dort das PAMELA-Instrument tatsächlich auch eine Handvoll Antiprotonen nachweisen können, 28 Stück in 850 Messtagen. Hochgerechnet ist dies gleichwohl das größte Antimaterie-Reservoir in Erdnähe, tausendmal dichter als im freien Weltraum vorhanden: Futuristische Raumschiffe mögen dort eines Tages auftanken können. Und wenn sie es erst bis zum Jupiter und Saturn geschafft haben, müssten sie in deren gewaltigen Magnetosphären noch wesentlich mehr Antimaterie vorfinden können. Vor allem beim Saturn sollte besonders viel Antimaterie gespeichert sein, da die ausgedehnten Ringe ein ideales Target für die Kosmische Strahlung darstellen. Vorerst kann man aber einen Erfolg der theoretischen Vorhersage des irdischen Antiprotonen-Gürtels feiern: Die meisten der Antiprotonen dort stammen aus dem Zerfall von Antineutronen, die wiederum die Kosmische Strahlung einige dutzend Kilometer über der Erdoberfläche in der dünnen Atmosphäre erzeugte. Einige Antiprotonen entstehen dabei aber auch direkt, im Paar mit jeweils einem Proton, und schaffen es ohne zu zerstrahlen bis in die Magnetosphäre. (Adriani & al., Preprint 25.7., New Scientist 4., Spiegel 6., BBC, Pharyngula 7., Ars Technica, UPI, Welt der Physik 8., Science Now, Starts with a Bang 9., Centauri Dreams 10.8.2011)

Antiprotonen und Protonen haben sehr genau dieselbe Masse, was die CPT-Symmetrie des Universums unterstützt: Das haben neue Experimente mit Helium-Atomen gezeigt, bei denen das Elektron durch ein Antiproton ersetzt wird. Solche Systeme lassen sich dann per Laser in andere Zustände versetzen, was dank Doppelstrahl nun Unschärfen durch den Doppler-Effekt weitgehend eliminieren konnte. Und bald soll das noch viel besser gehen: Die aktuelle Messgenauigkeit entspricht quasi dem Nachweis der Massenzunahme des Eiffelturms durch eine Spatz, später soll dann selbst eine Feder nachweisbar sein … (Hori & al., Nature 475 [28.7.2011] 484-8, auch Charlton, ibid 459-60; PM des MPIfQ, Physics World Blog 27., CERN Release, Symmetry Breaking, Quantum Diaries, Space.com 28.7., Pressetext 1.8.2011)

Naturkonstanten immer besser bestimmt – neue fundamentale Definition des Kilogramms rückt näher

Alle vier Jahre gibt es neue ‚amtliche‘ Werte für über 300 physikalische Konstanten, obskure wie auch wirklich fundamentale – und gerade bei der Bestimmung der Avogadro-, Planck- und Boltzmann-Konstanten hat es deutliche Fortschritte gegeben. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit, dass es bis etwa 2015 eine neue Definition des Kilogramms („Eine fundamentale Definition …“) geben wird, die sich allein aus Naturkonstanten errechnet. Der Beschluss, diesen Prozess tatsächlich einzuleiten, dürfte damit wie erhofft diesen Oktober auf der General Conference on Weights and Measures in Paris getroffen werden. Das Kilogramm wäre dann direkt mit dem Planckschen Wirkungsquantum verkoppelt, das die Einheit J s = kg m^2 s^-1 hat: Bedenkenträger würden es gerne noch genauer bestimmt sehen als jetzt – aber das dürfte bis 2015 zu schaffen sein. (Nature News 26.7.2011. Auch Quantum Diaries 28.7.2011 zur Befindlichkeit von Experimental- und theoretischer Physik nach den bisherigen Nullresultaten des LHC in Sachen ’neuer Physik‘ und LBL Release 27., DLF 28.7.2011 zu neuen Neutrino-Experimenten sowie Gaisser & al., Preprint 9.8.2011 zu den bisherigen Erkenntnissen von IceCube)

Neue Runde auf der Jagd nach Gravitationswellen

Die Detektoren GEO600 in Deutschland und VIRGO in Italien haben jetzt einen koordinierten Science Run bis September begonnen, der eine kleine Hoffnung auf den ersten Nachweis kosmischer Gravitationswellen bietet, vor allem aber neue technologische Entwicklungen testet, die die nächste Generation von Laserinterferometern dramatisch empfindlicher machen soll. Gerade beim mit nur 600 Metern Armlänge eher kleinen GEO600 hat man besonders viele Innovationen einführen müssen, um mit den großen Brüdern VIRGO (3 km) und LIGO (4 km) mithalten zu können. Sollte der Kosmos ein Einsehen haben und in der Nähe zwei Neutronensterne verschmelzen lassen, müsste das ein nachweisbares Signal geben, und VIRGO allein hat auch eine vage Chance auf eine ‚Sichtung‘ des Vela-Pulsars bei 20 kHz. Auf jeden Fall ist es der erste koordinierte Science Run für Frequenzen von 1 bis 6 kHz, für die beide Detektoren besonders fit gemacht wurden. Anschließend wird VIRGO bis 2014/15 umgebaut, während GEO600 weiter ‚die Stellung hält‘. (PM des AEI, Hintergrund 5., STFC Release 8.8.2011)

Keine Hinweise auf „andere Universen“ in der Kosmischen Hintergrundstrahlung hat eine Suche nach ringartigen Strukturen im Echo des Urknalls zu Tage gefördert, die immerhin als vielversprechender Ansatz galt, eine Variante der Multiversums-Spekulationen tatsächlich mal zu testen – siehe auch diese Bestandsaufnahme zur Testbarkeit von Paralleluniversen vom letzten Jahr. (National Geographic 9., Not Even Wrong 5., UCL Release 3.8.2011, Cosmic Variance 22.12.2010 – seither ist die Signifikanz der damaligen vagen Indizien wieder verschwunden)