Leseproben

X-34A. Oder wie man Wasserstoff mit Überschallgeschwindigkeit verbrennt

Am 27. März 2004 arbeiteten die Techniker und Ingenieure des Dryden Flight Research Centers der Nasa besonders konzentriert. Denn vor fast drei Jahren war ein Testflug gescheitert, der an diesem Tag wiederholt werden sollte. Wieder trug eine umgebaute Pegasus-Rakete an ihrer Spitze den Hyperschall-Testflugkörper X-43A und raste nach der Trennung vom B-52-Mutterflugzeug über den Pazifik. In 30 Kilometer Höhe löste sich das Testgerät von der Raketenspitze. Vom Antriebsstrahl getrieben flog es seinem eigenen Schall davon und kurvte etwa zehn Sekunden lang im strahlend blauen Himmel - dieses Mal unter dem begeisterten Beifall aus dem Kontrollzentrum. Das Besondere an diesen zehn Sekunden: Mit der X-43A wird von der Nasa ein dualer Ramjet/Scramjet getestet, der als luftatmendendes Triebwerk sieben- bis zehnfache Schallgeschwindigkeit erreichen kann. Mit dieser Hyperschalltechnologie können Unterstufen von Raumfahrzeugen ähnlich wie Flugzeuge betrieben werden. ...

Wie steuert man einen Mars-Rover?

Stellen Sie sich bitte vor, Sie lenken ein Fernsteuerauto: in unbekannter Sand- und Steinwüste, mit rutschenden Rädern, ohne direkten Sichtkontakt, in einer Distanz von 360 Millionen Kilometer, mit einer zeitlichen Verzögerung Ihrer Steuersignale von 20 Minuten. - So lange benötigen die Steuerkommandos der irdischen Kontrollstation, um die Erkundungsrover der Nasa auf dem Mars zu erreichen. Aufgrund dieser zeitlichen Verzögerung können die Rover-Fahrer auf der Erde nicht rechtzeitig reagieren, wenn ein Rover droht, einen Felsbrocken zu rammen oder von einem Steilhang zu rutschen. Daher teilen sich die Rover mit dem Konstrollzentrum die Navigationsaufgaben. Neben den wissenschaftlichen Untersuchungen müssen Rover, Computer und Menschen folgende Aufgaben bewältigen: Finde heraus, in welche Richtung der Rover zeigt; erzeuge digitale Navigationskarten der Umgebung; berechne die zurückgelegete Strecke; erkenne Hindernisse; finde zwischen zwei Wegpunkten einen sicheren Weg; nutze deine Zeit gut. ...

Der Mars-Rover manövriert seine wissenschaftlichen Instrumente an einen Gesteinbrocken. Auf dem Mast sind je ein Paar Panorama- und Navigations-Kameras angebracht. Grafik: NASA-JPL

Die Sonne im Labor

In der Öffentlichkeit wird die Erforschung der Kernfusion kaum wahrgenommen. Trotzdem arbeiten Wissenschaftler weltweit daran, die Energieerzeugung unserer Sonne im Kraftwerksmaßstab nachzubilden: durch die Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium unter extremer Hitze.

Im Rahmen des europäischen Übereinkommens zur Fusionsforschung (EFDA) wird im englischen Culham der weltweit größte Fusionsreaktor vom Typ Tokamak betrieben, der Joint European Torus oder kurz JET. Sein 100 Millionen Grad Celsius heißes Wasserstoff-Plasma wird durch ein Magnetfeld eingeschlossen, um es von den Reaktorwänden fernzuhalten. Dieser magnetische Käfig wird durch gewaltige Spulen erzeugt, die die Plasmakammer umgeben, und zusätzlich durch elektrischen Strom im Plasma. Im JET wurden kurzzeitig Plasmadichten erreicht, mit denen genauso viel Energie gewonnen wurde, wie zum Heizen des Plasmas hineingesteckt werden musste. Der Spitzenwert der Fusionsleistung liegt bei 16 Megawatt.

Auf den Forschungsergebnissen am JET und anderer Experimente basiert die Planung des Reaktors der nächsten Generation: ITER. Dieser Reaktor soll erstmals einen deutlichen Netto-Energiegewinn liefern. ...

Der Mikrochip für alle Fälle

Im PC hilft er dem Mikroprozessor, den Speicher zu verwalten, die Festplatte und den Monitor zu kontrollieren. Im Auto übernimmt er das Motormanagement, im Telefon bietet er Bedienkomfort und in der Waschmaschine sorgt er schonend für saubere Wäsche: der Mikrocontroller. Das kleine Helferlein findet sich in fast allen elektronischen Geräten, die etwas mit Messen, Steuern oder Regeln zu tun haben.

Ein Mikrocontroller ist ein vollständiges Computersystem auf einem winzigen Halbleiter-Chip. Typischerweise ist er in ein Kunststoffgehäuse eingegossen, aus dem nur die Anschlusspins ragen. Das Besondere am Mikrocontroller ist, dass er sich universell einsetzen lässt. Im Gegensatz zum Mikroprozessor genügen wenige zusätzliche Bauteile, um ihn arbeiten zu lassen - und das sehr kostengünstig. Allerdings ist er meistens für kleinere Taktfrequenzen und kleinere Speicher ausgelegt. Die Mikrocontrollertypen unterscheiden sich auch untereinander durch ihre Geschwindigkeiten, ihre Speichergrößen, die Größe der Dateneinheiten, die sie in einem Schritt verarbeiten können, sowie durch Art und Umfang ihrer Spezialfunktionen. ...

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