„Grundlagen der Orbitmechanik“ erschienen

ARTK_CT0_9783446462199_0001Wer schon immer etwas darüber wissen wollte, warum Raumfahrzeuge sich so bewegen, wie sie es tun, dem sei ein Lehrbuch ans Herz gelegt, dass zwei Kollegen und ich zum Thema Orbitmechanik geschrieben haben.

Das Buch „Grundlagen der Orbitmechanik“ ist beim Hanser-Verlag erschienen und für 39,99€ gedruckt oder 31,99€ als ebook zu erwerben.

Es ist leicht verständlich geschrieben und alle mathematischen Grundlagen, die man braucht, werden auch noch einmal erklärt. Viel Spaß damit!

Mondlandung vor fünfzig Jahren und in X Jahren?

Der 20. Juli 1969 markiert den Zeitpunkt, an dem wir Menschen nicht länger auf einen Himmelskörper beschränkt gewesen sind. Eines der waghalsigsten, eigentlich schon verrücktesten Unternehmen der Menschheitsgeschichte erreichte seinen Höhepunkt: Die Landung auf dem Mond im Rahmen der Apollo 11 Mission.

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Eden ISS – Gewächshausprototyp für Mond und Mars

Heute findet das Projekt Eden ISS, welches von unserem Institut geleitet und insbesondere von meinen Kollegen Dr. Daniel Schubert, Dr. Matt Bamsey, Vincent Vrakking, Dr. Paul Zabel und Conrad Zeidler bearbeitet wurde, sein Ende.

Darin ging es darum einen Prototypen für ein Gewächshaus für Mond und Mars zu entwickeln und in der Antarktis zu testen.

Das Eden-ISS-Gewächshaus in der Antarktis. (Quelle:DLR)

Das Projekt wurde durch die EU finanziert, war sehr erfolgreich und wer möchte kann sich einen Eindruck über das Projekt in dieser kleinen Doku verschaffen, inklusive der vielen kompetenten Partner, die gemeinsam an dem Projekt gearbeitet haben.

Die Arbeit an dem Gewächshaus wird auch nach Projektende fortgesetzt.

Eine 1A-Gelegenheit für Einsicht auf dem Mars

In dieser Woche ist einiges spannendes auf dem Mars passiert. Zuerst einmal eine traurige Nachricht: Nach 15 Jahren Dienst auf dem Mars konnte die NASA den Kontakt – trotz lang andauernder Versuche – zu dem Marsrover Opportunity nicht wieder herstellen und hat die Mission deswegen für beendet erklärt.

Seit Juni letzten Jahres konnte die NASA keine Daten mehr von dem Rover empfangen, der damit 8 Jahre nach seinem Geschwisterrover Spirit den Geist aufgegeben hat. Ursprünglich war für beide eine Betriebszeit von 90 Tagen vorgesehen – die Erwartungen wurden damit bei weitem übertroffen.

Eine Computergrafik von Opportunity auf dem Mars. Bild: NASA

Wissenschaftliche Erkenntnisse hat Opportunity vor allem im Bereich von Wasser gemacht. So hat die Auswertung der Daten gezeigt, dass es sowohl fließendes Wasser als auch stehende Gewässer auf dem Mars gegeben hat. Eine kleine Sensation, denn das macht Leben dort, zumindest in der Vergangenheit, wahrscheinlicher.

Begonnen habe ich meinen Blog anlässlich einer Veranstaltung zum Thema Mars-Kolonisierung. Mars One ist eine Organisation, die es sich zum Ziel gesetzt hat, Menschen zum Mars zu fliegen, aber nicht wieder zurück. In dem früheren Blogbeitrag habe ich meine Skepsis darüber schon ausführlich geäußert. Jetzt wurde bekannt, dass der unternehmerische Teil der Organisation – also nicht die Stiftung, die durch Spenden die Mission finanzieren will, sondern das Unternehmen, das dies vermarkten möchte – Insolvenz angemeldet hat. Ich finde dies im Grunde etwas beruhigend, da ich das Unternehmen vor allem kritisch sehe, aber es wird sicherlich einige geben, vor allem die potentiellen Kandidaten, die enttäuscht sind.

Und dann gibt es noch eine sehr erfreuliche Nachricht: ein Instrument des DLR, das sogenannte HP3, wurde von der InSight-Sonde auf der Oberfläche abgesetzt und wird wohl Ende nächste Woche mit dem Betrieb beginnen. Das Instrument wurde vom Institut für Planetenforschung in Berlin entworfen und von unserem Institut gebaut und getestet. Es ist wirklich beeindruckend – auch wenn ich selbst damit nichts zu tun hatte – so ein Experiment auf der Oberfläche des Mars zu sehen, während man es selbst noch aus der Integrationshalle kennt. Das ist jedenfalls sehr inspirierend.

Eine Frage der Anziehung: Schwerkraft

Ich habe in der Vergangenheit schon einige Male eine der fundamentalen Kräfte beschrieben, die obwohl sie die schwächste dieser Kräfte ist, einen großen Einfluss auf unser Universum hat: Die Schwerkraft. Obwohl wir diese Kraft tagtäglich erleben – schon alleine, wenn wir über den Boden laufen – fehlt uns ein wirkliches Verständnis dafür. Nicht zuletzt, weil diese Kraft erst mit sehr großen Massen überhaupt spürbar wird.

Wie schon erwähnt, als wir uns Bahn der Erde um die Sonne näher angesehen haben, lässt sich die Stärke der Schwerkraft zwischen zwei Massen beschreiben durch:

(1)    F = G* •m1 • m2/r²

G* ist die universelle Gravitationskonstante, mit dem Wert 6,6741 • E-11 m³/(s² kg) hat (E-11 bedeutet 10 hoch minus 11).

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Asteroiden – Kleinkörper im Sonnensystem

Vor zwei Wochen wurde in der Geschichte der deutschen Raumfahrt mal wieder ein neues Kapitel aufgeschlagen: die kleine Sonde MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) ist auf dem Asteroiden Ryugu gelandet.  Mit einer Masse von 10 kg und so groß wie ein Schuhkarton setzte MASCOT auf einer für die Wissenschaftler überraschend harten Oberfläche auf, die auffällig frei von Staub war. Andere Asteroiden, z.B. Itokawa, sind bedeckt von Regolith, d.h. Staub, wie man durch eine vorangegangene Mission weiß. Aber was sind Asteroiden eigentlich?

Asteroiden wurden zuerst zu Anfang des 19. Jahrhunderts entdeckt. Sie sind Kleinkörper, welche sich deutlich von Planeten unterscheiden. Asteroiden haben Größen von wenigen Metern Durchmesser bis zu einigen hundert Kilometern und es gibt sogar Asteroiden, die kleine Monde haben, wie Ida im Titelbild. Andere sind eigentlich Ansammlungen von kleinen Gesteinsbrocken, die durch schwache Gravitationskräfte zusammengehalten werden. 

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Rezension: Goldrausch im All

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Titelbild: CC0

Das Geschäft mit dem Weltraum ist derzeit populär wie nie zuvor. Unternehmer wir Elon Musk und Richard Brason und Jeff Bezos sind längst nicht mehr nur in Insiderkreisen, sondern mit ihren Unternehmungen auch außerhalb der Raumfahrtbranche bekannt. Nicht zuletzt durch spektakuläre Werbeaktionen wie seinen eigenen Tesla ins All zu schießen, werden diese Unternehmer „Popstars“ auch im Mainstream.

Der rasante Fortschritt in allen möglichen Technologiefeldern hat einen regelrechten Boom an Raumfahrt-Firmengründungen ausgelöst – vor allem in den USA, aber auch in unseren Breiten. Dieses Gewirr an Firmen sowie rechtlichen, unternehmerischen und politischen Geflechten ist auch für Kenner sehr undurchdringlich – für Außenstehende umso mehr. Der Journalist Peter Schneider hat sich diesem Gewirr angenommen und ist ihm in seinem Buch Goldrausch im All auf den Grund gegangen.

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Der Erste macht das Licht an – Teil II

Ich habe vor einiger Zeit bereits über die Entdeckung sehr früher Galaxien geschrieben und möchte mich dem Thema noch ein wenig ausführlicher widmen. Jeder kennt das: Ein Auto fährt an uns vorbei und entfernt sich, wobei die Tonhöhe seines Geräuschs beim Näherkommen höher klingt als beim Entfernen. Ist das Auto an uns vorbei, so wird sein Ton tiefer. Das kennt man von der Autobahn oder von Einsatzfahrzeugen mit Sirene. Das liegt am sogenannten Dopplereffekt.

Benannt nach dem Astronom Christian Doppler bezieht man sich damit auf sich bewegende Quellen von Wellen, also z.B. einem Auto als Quelle einer akustischen Welle. Eine Welle ist Eine Form von Information, die sich ausbreitet mit einer

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Der erste macht das Licht an

Die Entwicklung des Universums startet mit dem Urknall. Wobei das nicht ganz stimmt. Zu Beginn war das Universum reine Energie und auf einen Punkt versammelt, in einer sogenannten Singularität. Für einen kurzen Zeitraum, ungefähr 10 hoch minus 43 Sekunden, danach versagen alle unsere existierenden mathematischen Beschreibungen der Physik, allerdings nimmt man an, dass die vier Grundkräfte sich noch nicht ausgebildet hatten. Für den Zeitraum vor der Singularität können wir ebenso keine Aussagen treffen, eben gerade wegen der Singularität, wo alle Gesetzmäßigkeiten ihre Gültigkeit verlieren.

Nach dem Urknall setze eine inflationäre Ausdehnung des gesamten Raums ein, danach folgte eine starke Abkühlung. Nach einem Alter des Universums von 10 Sekunden war die Temperatur auf eine Milliarden Kelvin gesunken (was ungefähr eine Milliarde Grad Celsius ist, 0 Kelvin entspricht -273,15° Celsius) und die Protonen und Neutronen entstanden und fusionierten zu Atomkernen. Dies dauerte drei Minuten an, danach war die Temperatur so weit abgesunken, dass eine Fusion nicht mehr möglich war und drei Viertel der entstandenen Materie waren Wasserstoffkerne, also Protonen.

Genau diese Protonen waren schließlich die ersten Bausteine für Sterne. Erst im späteren Verlauf des Universums haben sich Strukturen gebildet, die schließlich zu Galaxien wurden. Die ersten Galaxien können wir nicht sehen, aufgrund der Rotverschiebung. Genau wie sich der Ton eines Autos, dass an einem vorbeifährt, ändert, tiefer wird, passiert dies mit dem Licht. Diese Galaxien entfernen sich von uns, durch das expandierende Universum. Dadurch wird ihr Licht zu niedrigeren Frequenzen verzerrt, so dass sie „unsichtbar“ werden und nur noch in niederen Spektren sichtbar sind, vor allem Infrarot. Insgesamt sind Galaxien auch von Staubgürteln umgeben, die das Licht schlucken.

Wissenschaftlern ist es nun gelungen die Infrarotstrahlung von sehr alten Galaxien mittels einer speziellen Technik zu detektieren. Dabei konnten sie die älteste Spiralgalaxie aufspüren, die bisher bekannt ist: 11 Milliarden Jahre alt. Dazu haben sie den Gravitationslinseneffekt verwendet, d.h. die Beugung des Raums durch Gravitationsquellen.

Mit dem Large Millimeter Telescope (LMT) ist es kürzlich gelungen, die älteste Galaxis überhaupt zu detektieren, 12,8 Milliarden Jahre alt. In Zukunft werden wir noch bessere Möglichkeiten haben die ersten Galaxien aufzuspüren, mit dem James Webb Space Telescope, welches 2019 starten und nach dem „ersten Licht“ suchen soll, das durch die ersten Sterne und Galaxien erzeugt wurde.