| In Space - The Raumfahrer.net Newsletter #043 vom 21. September 2002
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Der Raumfahrtnewsletter des TrekZone Networks.
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"In Space Newsletter" Ausgabe #043
> Updates:
Updates / Umfrage
> News:
Astronomie- und Raumfahrtnews
> History Special:
Astronomie seit der Antike (1)
> HotSpot:
SOFIA - Das fliegende Auge (1)
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Weekly Report
> Surftipp:
PlanetQuest
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Fluchtgeschwindigkeit
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Disclaimer & Kontakt
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Verehrte Leserinnen und Leser,
bevor Sie morgen eine vielleicht für Sie einfache, aber auf jeden Fall schwerwiegende Entscheidung treffen (Sie gehen doch wählen, oder?), möchten wir Sie noch mit Lektüre für die Zeit zwischen Wahlkabine und Wahlergebnis versorgen.
In dieser Woche können Sie unter anderem etwas über die historischen Ursprünge der Astronomie und die Vorstellungen, die unsere Vorfahren über den Lauf der Gestirne hegten, im History Special von Tilman Kaiser erfahren. Im HotSpot lesen Sie warum es Sinn machen kann, ein Teleskop in die windige, unruhige und alles andere als vibrationsarme Umgebung eines Flugzeugs zu verfrachten. Michael Schumacher läßt Sie wie jede Woche wieder in aller Ausführlichkeit am Leben und Arbeiten auf der ISS teilhaben, und unsere News-Autoren bieten Ihnen einen Überblick über die wichtigsten Ereignisse in Raumfahrt und Astronomie der letzten sieben Tage.
Viel Spaß beim Lesen wünscht Ihnen
Michael Stein
Chefredakteur "Raumfahrer.net"
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Umfrage: Ist Ihrer Meinung nach eine bemannte Marsmission innerhalb der nächsten 20 Jahre wirtschaftlich wie technologisch durchführbar?
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Raumfahrer.net ist weiter auf der Suche nach neuen Mitarbeitern - hier erfahren Sie was Sie bei uns erwartet.
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• Ihr Name auf dem Mars <mehr>
• Musik auf dem Mars <mehr>
• Fliegende Helfer <mehr>
• Neuer extrasolarer Planet entdeckt <mehr>
• NASA ernennt ersten ISS-Wissenschaftsoffizier <mehr>
• Galileo-Empfänger: Auf der Suche nach Störsignalen <mehr>
• Studenten erleben Schwerelosigkeit <mehr>
• Die letzten Geheimnisse der Schwerkraft <mehr>
» Ihr Name auf dem Mars
20. September 2002 - Im Jahr 2003 startet nicht nur Mars Express zum Mars, auch die NASA schickt eine Sonde zum Mars. Dafür hat die NASA etwas ganz besonderes ausgedacht.
Wenn die Mars Exploration Rover 2004 den Mars erreichen und auf den Mars landen, haben sie etwas besonders am Bord. Eine DVD mit tausenden von Namen. Wenn auch ihr Name auf der DVD gespeichert werden soll, besuchen Sie die Internetsite http://spacekids.hq.nasa.gov/2003/nameform.cfm. Dort können Sie ihren Namen eintragen. Nach der erfolgreichen Eintragung können Sie sich ein Zertifikat der NASA ausdrucken, das ihren Namen enthält. Somit wird ihr Name auf der DVD gespeichert und geht dann 2003 auf die Reise zum Mars.
Die Aktion läuft noch bis zum 15. November 2002. Bis jetzt befinden sich auf der DVD schon über 2 Millionen Namen.
(la - Quelle: ESA)
» Musik auf dem Mars
20. September 2002 - Wohl keiner der Planeten hat die Phantasie des Menschen so angeregt wie der erdähnliche Mars, der nur durch seine ihm eigene rötliche Färbung Anlass zu zahlreichen Legenden, Hypothesen und Spekulationen gab.
Die europäische Raumfahrtagentur ESA will ab 2003 mit mehreren Premieren untersuchen, ob es auf unserem Nachbarn Leben gab oder gibt. Mars Express ist nicht nur Europas erste Mission zum roten Planeten. Der mitgeführte Roboter Beagle 2 soll Weihnachten 2003 Europas erste Landung auf einem anderen Planeten vollziehen und sogar Popmusik übertragen.
Wenn Beagle 2 sicher die Marsoberfläche erreicht hat werden sogar musikalische Grüße vom roten zum blauen Planeten übertragen. Die britische Erfolgsband "Blur" hat hierfür einen Song komponiert, mit dem die Popstars auch im interplanetaren Raum Fuß fassen wollen.
Die Idee hierzu brüteten Blur-Trommler Dave Rowntree und Bassmann Alex James Ende 1999 aus. Nach den Erfolgen, die Blur als Erneuerer des Britpop im Vereinigten Königreich feierten, wollten sie nun neue Horizonte ins Visier nehmen. Was, wenn ein Blur-Song zum Mars flöge? Rowntree und James wandten sich an den wissenschaftlichen Leiter des Beagle 2-Projekts, Colin Pillinger von der Open University. Der Planetenforscher erkannte sofort, welche Möglichkeiten die Idee bot und war begeistert. "Als wir das Beagle-Projekt in Angriff nahmen, mussten wir unsere Glaubwürdigkeit unter Beweis stellen. Außerdem mussten wir jede Menge Geld auftreiben. Blur hat uns zweifach geholfen: Sie hat für Medienaufmerksamkeit gesorgt und uns das Erkennungssignal für die Mission geliefert", so Pillinger.
2002 ging die Band dann zusammen mit Pillinger und einem Software-Spezialisten ins Studio, um die Blur-Komposition "Beagle 2" in den Quellcode der Beagle-Software einzugeben. Die Komposition basiert auf einer mathematischen Reihe, der so genannten Fibonacci-Sequenz. Sie bedient sich auch bei der Titelmusik von "Dr. Who", einer britischen Science-Fiction-Fernsehserie, die Kultstatus genießt.
Der solchermaßen pop-programmierte Beagle 2-Lander reist mit dem ESA-Mars Express huckepack zum roten Planeten. Nach geglückter Landung, voraussichtlich am ersten Weihnachtsfeiertag 2003, werden die Systeme des Landers hochgefahren und Beagle signalisiert mit poppigem Piepsen den erfolgreichen Abstieg zum roten Planeten. Danach soll dann jede Nachricht des Landers, die via Mars Express-Orbiter zur Erde gefunkt wird, mit dem Popsignal von Blur als Kennung beginnen.
(la - Quelle: ESA)
» Fliegende Helfer
20. September 2002 - Eine Flutkatastrophe ungeahnter Dimension überraschte im August mehrere europäische Staaten. Tatkräftige Unterstützung bei der Bewältigung der verheerenden Überschwemmungen kam dabei aus dem Kosmos.
Die ESA-Satelliten ERS-2 und Envisat erwiesen sich mit ihren Überblicksdaten als eine unentbehrliche Hilfe beim Krisenmanagement. Ein internationales Abkommen zur Katastrophenhilfe bestand in den Hochwasser-Wochen die Nagelprobe. Die Bilanz des Jahrhunderthochwassers der Elbe und anderer europäischer Flüsse im Sommer 2002 ist erschreckend: Mehr als 100 Menschen starben in den Fluten, Hunderttausende mussten ihre Häuser verlassen, Zehntausende Häuser und Betriebsanlagen sind zerstört. Die Kosten für die Aufräumarbeiten und den Wiederaufbau werden auf eine zweistellige Milliardensumme (in Euro gerechnet) geschätzt.
In Krisensituationen zeigt sich, ob die für den Ernstfall geschaffenen Szenarien wirklich greifen. Schnelle Hilfe leisteten Erdbeobachtungssatelliten. Erst die Sicht aus dem Kosmos gibt nämlich einen realistischen Überblick über die Hochwassersituation, von der weite Teile Mitteleuropas im August betroffen waren, in Deutschland waren es vor allem die Länder Sachsen und Sachsen-Anhalt. Die mit unterschiedlichen Aufnahmesystemen ausgestatteten Raumflugkörper nehmen die Erde schnell, großflächig und damit kostengünstig auf.
Im Katastrophenfall sollen derartige Satellitenbildprodukte zeitnah den Nutzern zur Verfügung gestellt werden. Dafür sorgt ein auf der UNISPACE III im Juli 1999 in Wien abgeschlossenes internationales Abkommen mit dem Namen "International Charter on Space and Major Disasters". Dahinter verbirgt sich eine neue zentrale Organisationsform, für die es im deutschen noch keinen zutreffenden Namen gibt. Die Mitglieder dieser Charta verpflichten sich, unter humanitären Aspekten uneigennützig zweckgebundene Hilfe zu leisten.
Die Nagelprobe bestand das System während dieser Hochwasserkatastrophe. Am 17. August wurde es erstmals von der Schweiz aktiviert, um die Auslieferung von Pumpen und Elektrogeneratoren in den überfluteten Gebieten der Tschechischen Republik durch Schweizer Hilfsteams zu unterstützen. Am 20. August forderte der österreichische Innenminister Satellitenbilder von der Charta an, da die Donau denselben Hochwasserstand wie die Elbe zu erreichen drohte. Zwei Tage später benötigte auch das deutsche Innenministerium Satellitendaten wegen der hohen Elbe-Pegelstände an. Die ESA hat den drei Staaten sofort Archivaufnahmen sowie aktuell gewonnene Bilder ihrer ERS-Erderkundungssatelliten zur Verfügung gestellt.
Die Satellitenbilder halfen den Krisenstäben in den Überschwemmungsgebieten bei der strategischen Planung, Koordinierung und Bewältigung vielfältigster Maßnahmen des Katastrophenschutzes, von der Kontrolle und Stabilisierung der Dämme, über gezielte Flutungen von Rückhaltebecken bis zur Findung des richtigen Evakuierungszeitpunktes der von der Flut bedrohten Anwohner. Das sind nur einige der wesentlichsten Vorteile der Satellitenfernerkundung.
Satellitenaufnahmen allein reichen aber nicht aus. Zusätzlich müssen Luftbilder gewonnen werden. Gerade bei der Flutkatastrophe ergänzen sich Luft- und Satellitenbilder. Die Bilder dienen der Personensuche sowie der Prüfung der Deichanlagen auf Schwachpunkte. Die Bilder dienen auch dem zukünftigen Krisenmanagement. Es gilt einerseits die Vorhersagemodelle zu verbessern. Es gilt aber auch in den kommenden Jahren und Jahrzehnten vielfältige bauliche Konsequenzen zu treffen, z.B. Baustopp der Donau, keine weitere Besiedlung der Überschwemmungsgebiete und so weiter, um die Schäden kommender Überschwemmungen wirkungsvoll zu begrenzen. Denn eines ist gewiss: Die nächste Flutwelle kommt bestimmt.
(la - Quelle: ESA)
» Neuer extrasolarer Planet entdeckt
19. September 2002 - Ein britisch-amerikanisch-australisches "Planetensuchteam" hat einen neuen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Der Jupiter-ähnliche Planet umkreist den rund 100 Lichtjahre von uns entfernten Stern Tau 1 Gruis.
Der mit Hilfe des Anglo-Australian Observatory in Australien entdeckte neue Planet hat eine Masse von ungefähr 1,2 Jupitermassen und umkreist den im südlichen Sternbild Kranich gelegenen Stern Tau 1 Gruis (HD216435) in einem annähernd kreisförmigen Orbit in einer Entfernung von rund 2,6 AE (= Astronomische Einheit). Diese Entfernung entspricht der Distanz zur Sonne, in der sich der zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter befindliche Asteroidengürtel um unser Zentralgestirn dreht. Die Anzahl der bis heute entdeckten so genannten extrasolaren Planeten erhöht sich durch den neuen Planeten auf 102.
Die wachsende Anzahl von bekannten extrasolaren Planeten ermöglicht es den Wissenschaftlern mittlerweile, bestimmte Muster bei ihren Eigenschaften zu erkennen. "Als wir [mit der Suche] begannen fanden wir Planeten, die sich sehr nahe bei ihrem Heimatstern befinden", so der Wissenschaftler Chris McCarthy, Mitglied des Planetensuchteams. "Aber mit zunehmendem Fortschritt des Planetensuchprogramms finden wir mehr weiter entfernt gelegene Planeten in beinahe kreisförmigen Umlaufbahnen. Das bedeutet, dass wir dabei sind, mehr unserem eigenen Sonnensystem ähnliche Planetensysteme zu entdecken."
Mehr Informationen zu diesem Thema finden Sie in unsere HotSpots über erdähnliche extrasolare Planeten und die Planetenjagd der ESA.
(ms - Quelle: Anglo-Australian Observatory)
» NASA ernennt ersten ISS-Wissenschaftsoffizier
19. September 2002 - Die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA hat am 16. September mit Dr. Peggy Whitson den ersten Wissenschaftsoffizier für die Internationale Raumstation (ISS) ernannt. Durch diesen Akt soll die Forschung an Bord der ISS auch nach außen hin ein stärkeres Gewicht bekommen.
NASA-Administrator Sean O'Keefe begleitete die Ernennung von Peggy Whitson zum ersten Wissenschaftsoffizier der ISS mit der Bemerkung, dass es nach fast zwei Jahren mit einer permanenten Besatzung an Bord Zeit dafür sei, den Fokus nun auf den eigentlichen Zweck des Außenpostens - nämlich die wissenschaftliche Forschung - zu richten. Peggy Whitson ist als Mitglied der fünften ISS-Stammbesatzung seit dem 7. Juni an Bord der Raumstation. Bis zu ihrer nun erfolgten Ernennung als Wissenschaftsoffizier war sie offiziell die Flugingenieurin des Teams.
Peggy Whitson ist promovierte Biochemikerin und hat darüber hinaus verschiedene Wissenschaftspreise errungen. In der Vergangenheit hat sie unter anderem Experimente für Space Shuttle-Flüge entwickelt und war Projektwissenschaftlerin beim Shuttle-MIR-Programm in den 1990er Jahren.
Die NASA hat angekündigt, zukünftig bei jeder ISS-Besatzung einen ihrer Astronauten zum Wissenschaftsoffiziers zu ernennen. Seine bzw. ihre Aufgabe wird zunächst vorrangig die wissenschaftliche Betreuung der US-amerikanischen Experimente an Bord sein. Hierzu wird der Wissenschaftsoffizier eng mit den amerikanischen Forschungseinrichtungen zusammenarbeiten, um einen optimalen Verlauf der Experimente an Bord der ISS zu gewährleisten. Gleichzeitig wird sie bzw. er Kontaktperson für die wissenschaftlichen Projektteams sein, die für die einzelnen Experimente verantwortlich sind. Auch an der wissenschaftlichen Nachbereitung der Experimente am Boden sowie an der Öffentlichkeitsarbeit im Bereich der ISS-Forschung wird der Wissenschaftsoffizier der NASA entscheidend beteiligt sein.
Zu einem späteren Zeitpunkt soll das Aufgabenfeld des Wissenschaftsoffiziers parallel zur wachsenden Kapazität der ISS erweitert werden, so dass von ihm bzw. ihr auch Experimente anderer Nationen betreut werden sollen. Allerdings dürfte es für einen Wissenschaftsoffizier alleine kaum möglich sein, die im derzeit geplanten Endausbau der Station umfangreichen wissenschaftlichen Einrichtungen zu betreuen. Dieses Szenario könnte allerdings eintreten, sofern die NASA tatsächlich einige von ihr zu erbringenden wesentlichen Beiträge zum Ausbau der ISS streichen sollte, die unter anderem zwingend für eine Aufstockung der ISS-Besatzung von derzeit drei auf sechs oder sieben Astronauten bzw. Kosmonauten erforderlich sind. Sollte aufgrund des Sparprogramms der NASA die ISS-Besatzung auch in Zukunft aus drei Personen bestehen, so ist absehbar, dass die Besatzungen überwiegend mit Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Raumstation beschäftigt sein werden - der jetzt auch noch einmal von der NASA hervorgehobene originäre Zweck der ISS als Weltraumlabor würde dadurch ad absurdum geführt werden.
(ms - Quelle: NASA)
» Galileo-Empfänger: Auf der Suche nach Störsignalen
18. September 2002 - Ein ESA-Team bereist Europa um Signale zu untersuchen, die das Galileo-Frequenzband benutzen.
Galileo, die Milliarden Euro teure Satellitennavigationsanlage Europas (siehe hierzu auch den Artikel im Raumfahrer.net-Newsletter #017), wird einen zuverlässigen Service zur Verfügung stellen, wenn sie gegen 2008 völlig funktionsfähig ist. Jedoch könnten Funksignale durch andere Benutzer im Galileo-Frequenzband die Aufnahme in einigen Bereichen stören. Daher hat die Europäische Weltraumorganisation diesen Sommer Nachforschungen angestellt, wo es Störungen gibt und was dagegen zu tun ist.
Ein ESA-Team bereiste mit einem Mercedes Kombi die Brennpunkte Europas - nicht die Strände und Erholungsorte, sondern die Flughäfen, die militärischen Installationen und ähnliche Schauplätze, in denen Funksignale innerhalb des Frequenzbandes, das Galileo zugeteilt wird, manchmal für gesetzmäßige Zwecke benutzt werden, zum Beispiel um Flugzeugen sicher Landen zu helfen. Wenn nichts dagegen unternommen wird, könnten diese lokalen Signale die viel schwächeren Signale der Galileo-Satelliten löschen, resultierend in Störungen in der Umgebung. Das Problem ist nicht nur auf Galileo begrenzt. In einigen Teilen Europas ist auch schon von Störungen des amerikanischen GPS-Signals über einen Radius von 100 Kilometern berichtet worden.
Wenn sie völlig entwickelt sein wird, besteht Galileo aus 30 Satelliten auf kreisförmigen Bahnen ungefähr 24.000 Kilometer über der Erde. Die Satelliten übertragen Signale, durch die Benutzer mit Galileo-Empfängern in der Lage sein werden, die exakte Zeit zu bestimmen und ihre Position mit noch grösserer Genauigkeit als heute festzustellen. Es wird eine Reihe von unterschiedlichen Signalen von Galileo geben, jedes soll gut definierte Funktionen erfüllen. Einige sind für allgemeine Services, wie die Bereitschaftsdienste reserviert; einige sind für Operatoren der kommerziellen Services, wie Straße, Verkehr und Informationsdienste; einige sind für den Gebrauch in kritischen Situationen, wie Flugzeuglandungen; und einige sind für Massenmarktanwendungen (zum Beispiel als Zugangssignal) für jedermann mit einem Handempfänger. Es wird erwartet, daß die Auswirkungen der Satellitennavigationsdienstleistungen, ähnlich dem des Mobilfunkes, aufs moderne Leben enorm sein werden. Es ist also wichtig, Schritte zu unternehmen, um Störungen durch Störsignale zu vermeiden.
Ausführlichere Informationen zu diesem Thema können Sie in diesem Artikel nachlesen.
(sr - Quelle: ESA)
» Studenten erleben Schwerelosigkeit
16. September 2002 - Die ESA erlaubt Studenten die Arbeit in Schwerelosigkeit.
Für viele Studenten ist die Arbeit im Labor "zu normal". Sie wollen ihre Ideen direkt in den Weltraum tragen. Der "Astronauten-Student" im All ist bis heute nicht möglich. Allerdings können hartnäckige Studierende die Möglichkeit nutzen, an Parabelflügen teilzunehmen. Dies ist ein Weg, Schwerelosigkeit kurzzeitig in einem Flugzeug zu erzeugen.
Die von der ESA organisierte Student Parabolic Flight Campaign beteiligte 32 Studentengruppen aus Universitäten in ganz Europa, um ihnen Schwerelosigkeits-Forschung auf Parabelflügen zu ermöglichen. Sie waren die besten von 120 Teams, die Vorschläge zu einem Forschungsprojekt in Schwerelosigkeit einreichen sollten. 16 Gruppen flogen innerhalb der zweiten Woche des Projekts, ihre Kollegen bereits davor.
Die Student Parabolic Flight Campaign, ein Projekt des ESA Bildungsprogramms, strebt eine Steigerung der Bildung von talentierten Jugendlichen im Bereich der Wissenschaft und Technologie an und möchte sie ermutigen, eine Karriere im Bereich Raumfahrt anzutreten. Existierende Interessen der Jugendlichen für den Weltraum bilden eine große Bildungsperspektive.
Die Projekte: Insekten, Rauch und CDs
Die Themen sind vielfältig - ebenso wie der Herkunftsorte der Studenten. Eine Gruppe von italienischen Studierenden erforschte das Verhalten von einer Insektenrasse namens Talitris, einem anpassungsfähigen Bewohner der Küstenlinien. Die jungen Forscher untersuchten die Fähigkeiten der Talitris sich der Schwerelosigkeit (während des Sinkflugs) und Hypergravitation (während des Steigflugs) anzupassen.
Eine Gruppe aus Finnland erforschte die Qualität von CDs, die unter verschiedenen gravitativen Bedingungen aufgenommen wurden. Dies ist relevant für die Frage, welche Technologien man ins All mitnehmen kann. Zudem kann damit die Qualität der Technologie auch auf der Erde verbessert werden. Ein portugiesisches Studententeam arbeitete an der Feststellung von Rauch im All, einer der größten Gefahren auf Raumstationen. Zudem wollen sie das Verhalten des Rauchs beobachten und mögliche Wege suchen, ihn aus der Luft zu entfernen.
Schwerelosigkeit
Die Experimente können aufgrund der starken Erdanziehung nicht in dieser Form in erdgebundenen Labors durchgeführt werden. Parabelflüge sind die beste Testmöglichkeit, Versuche in Schwerelosigkeit durchzuführen, ohne direkt ins All zu fliegen. Schwerelosigkeit zu erfahren ist in Wahrheit sehr einfach: Hüpfen. Sie kann auch als "die Unfähigkeit zu fallen" bezeichnet werden. Der Widerstand des Bodens, der den Hüpfer vom Fallen auffängt, ist die Erfahrung, die wir "Gewicht" nennen.
Parabelflüge
Die Parabelflüge der ESA werden in einem Airbus A300 durchgeführt, der vom französischen Unternehmen Novospace betrieben wird. Dieser ist ein normales Passagierflugzeug mit einigen Modifikationen. Der größte Unterschied im Vergleich zum normalen Jet ist die Entfernung von allen Sitzen im Mitteldeck. Dieser Bereich ist mit einem weichen Material abgedeckt und dient als Experimentierraum.
Um eine Parabel zu fliegen (die Form einer Parabel ähnelt einem umgekehrten 'U'), lässt der Pilot die Maschine mit maximaler Geschwindigkeit in große Höhe steigen. Das Flugzeug wird so gesteuert, dass die Flügel keinen Auftrieb liefern, so dass ein Zustand ähnlich dem freien Fall entsteht. Alles innerhalb der Maschine ist nun schwerelos. 20 Sekunden später, wenn die Nase des Flugzeugs etwa 42° nach unten zeigt, zieht der Pilot sie scharf nach oben. Nach einer kurzen Pause wird der gesamte Prozess wiederholt. Während eines normalen Parabelflugs fliegt der Pilot 31 dieser Parabeln.
Die ESA führt derzeit zwei Student Parabolic Flight Campaigns pro Jahr durch.
(ku - Quelle: ESA)
» Die letzten Geheimnisse der Schwerkraft
15. September 2002 - Obwohl man sich nie über die zukünftige Entwicklung der Wissenschaft sicher sein kann, kann es bald einen Durchbruch in der Physik geben. Mit einer Reihe von Experimenten hofft die ESA, ungelöste Gravitationsrätsel zu knacken.
Wissenschaftler untersuchen ein Weltraum-Phänomen, dass sich unseren bisherigen Vorstellungen von Schwerkraft nicht anzupassen scheint. Gravitation ist eine der grundlegenden Naturkräfte, die das Universum um uns herum formt und das Zusammenspiel zwischen Planeten, Sternen und Galaxien verantwortet. Je mehr sich die Wissenschaft mit dem Thema befasst, desto mehr Fragen bleiben offen. Ein Beispiel ist die sogenannte "Pioneer-Anomalie". Benannt nach den Nasa-Raumfähren Pioneer 10 und 11, an denen ein Phänomen beobachtet wurde: Eine unbekannte Kraft bremste sie ab. Schon länger hat es den Anschein, als gebe es im Universum "zu viel" Gravitation. Forscher beobachten die Folgen von scheinbar unzuordnungsfähigen Gravitationskräften.
Manche Forscher schieben die herrenlose Gravitation auf die umstrittene Dunkle Materie, andere vermuten eine bisher unbekannte, schwache Naturkraft, die nur in den entferntesten Regionen des All wirkt. Eine dritte Position besagt, dass Gravitation in extremer Entfernung "einfach ein bißchen stärker zieht", als bisher angenommen. Genaues weiß man nicht.
Die ESA hat dabei vor allem Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie im Visier, denn sie ist u.a. Grundlage der heutigen Gravitationsforschung. Eine Mission wird Einsteins so genannntes Äquivalenzprinzip hinzuziehen. Dieses besagt, dass alle Objekte von der Gravitation gleich schnell beschleunigt werden. Entdeckt die ESA Objekte, die dieses Modell verletzen, dann wäre dies der Beleg für eine neue Art von Gravitation, die Quantengravitation.
Mit dem Konzept einer Quantengravitation hoffen Astronomen Einsteins Relativitätstheorie mit den Gesetzen der Quantenphysik zu verknüpfen. Unserem bisherigen Wissen nach soll die Quantengravitation auf eine "Körnerstruktur" des Weltalls zurückzuführen sein. Diese "Weltraumkörnchen" soll Hyper (PDF-Dokument), eine weitere Mission der ESA, untersuchen.
(dp - Quelle: ESA)
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History Special: Astronomie seit der Antike (1) |
von Tilman Kaiser | |
Frühzeit und Antike
Seit dem 8. Jhd. v.Chr. wurden in Babylon systematische Beobachtungen von Sternen und Planeten durchgeführt. Arithmetische Methoden der Interpolation ermöglichten den Babyloniern sogar die Vorhersage von Finsternissen. Dieses Wissen wurde teilweise in die griechische Kultur überliefert. Hier wurden wiederum viele Vorstellungen in Philosophie, Physik und Astronomie entwickelt, die im Mittelalter aufgegriffen bzw. in der Neuzeit wieder entdeckt wurden.
Platons (427-347 v.Chr.) Harmonielehre sieht in der Kugel einen göttlichen Körper und prägt so die Vorstellung von kreisförmigen Planetenbahnen als entsprechendes zweidimensionales Pendant. Außerdem bevorzugt Platon die gleichförmige Bewegung.
Mit der Physik des Aristoteles (384-322 v.Chr.) war nur eine im Bewegungszentrum ruhende Erde vereinbar. Sowohl Mond, Sonne, Planeten als auch Fixsterne kreisen um die Erde mittels sich bewegenden kristallinen konzentrischen Sphären. Die Bewegung wird von außen durch den ersten Beweger ("Primum Mobile") auf die Fixsternsphäre und von dort etwas langsamer auf die Planetensphären übertragen. Veränderungen (z.B. Kometen) treten nur innerhalb der sublunaren Sphäre und nicht in den höheren ätherischen Sphären auf, in denen die Planeten und die Fixsterne kreisen.
In den Kreisen der Pythagoräer gab es noch andere geometrische Vorstellung vom Weltsystem. So entwickelte der griechische Astronom Aristarch von Samos 280 v.Chr. ein heliozentrisches Weltbild mit einer bewegten Erde in einer kreisförmigen Umlaufbahn. Leider ist hierzu bisher keine genaue Ausarbeitung gefunden worden.
Als Alternative zum rein geozentrischen System des Aristoteles entsteht in Alexandria das sogenannte Ägyptische System. Hier drehen sich Mond, äußere Planeten und Sonne um die Erde, während die inneren Planeten um die Sonne kreisen. Ein ähnliches System wird in der Neuzeit von Tycho Brahe favorisiert. Die Rückläufigkeit der Planeten im geozentrischen System wird von Appolonius schon 200 v.Chr. mit Epizykeln und Deferenten erklärt.
Für eine genaue Berechnung der Sonnenbahn nimmt der Astronom Hipparch (190-125 v.Chr.) aufgrund der Ungleichheit der Jahreszeiten eine Exzenterstellung der Erde an, dass heißt die Erde sitzt nicht genau im Zentrum der kreisförmigen Sonnenbahn.
Eine umfassende Theorie der Mond-, Sonnen- und Planetenbewegung im geozentrischen System entwickelt der Astronom Ptolemäus (130 n.Chr.) aufbauend auf früheren Arbeiten von Appolonius und Hipparch mit Erweiterung der einfachen Kreisbahn durch Exzenter, Äquanten und Epizykel. Der Äquant oder Ausgleichspunkt ist der Punkt auf der Apsidenlinie, bei dem die Winkelgeschwindigkeit des umlaufenden Körpers konstant ist. Liegt dieser Punkt nicht im Zentrum, so ist die Bahngeschwindigkeit nicht konstant und erreicht Extrema in Perihel und Aphel. Für einen (göttlichen) Betrachter, der im Äquanten sitzt, ist die gleichförmige Kreisbewegung nicht aufgehoben.
Epizykel und Deferent: Der Mittelpunkt des Epizykelkreises, auf dem der Planet läuft, bewegt sich um den Deferentenkreis, in dessen Zentrum der Zentralkörper steht. Die Charakteristik der Bahnform des Planeten ist vollständig durch das Verhältnis der beiden Radien und die beiden Umlaufgeschwindigkeiten festgelegt.
Bei den Modellen des Ptolemäus ging es um die genaue Vorhersage der Himmelsbewegung ohne Verletzung der anerkannten Prinzipien der gleichförmigen Kreisbewegung oder der aristotelischen Physik bzw. des Geozentrismus. Trotzdem ist das Ptolemäische System durch seine komplexen Bewegungsabläufe sehr weit vom Platonischen Grundsatz der einfachen Kreisbewegungen entfernt. Hier deutet sich der Beginn einer Tradition der Trennung von Physik und Astronomie an, die noch im 16. Jhd. zu erkennen ist. Erst Johannes Kepler rüttelt im 17. Jhd. an den physikalischen Prinzipien der gleichförmigen und kreisförmigen Bewegung.
Im nächsten Newsletter geht es weiter mit einem History Special über die Entwicklung der Astronomie im Mittelalter.
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HotSpot: SOFIA - Das fliegende Auge (1) |
von Michael Stein | |
Voraussichtlich ab Ende 2004 wird sich nach fast zehnjähriger Pause wieder ein Infrarotteleskop an Bord eines Flugzeugs in die Luft erheben: SOFIA (= Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy). Nachdem schon die ersten flugzeuggestützten Infrarotteleskope mit weitaus bescheideneren Mitteln als für SOFIA vorgesehen eine Vielzahl wissenschaftlicher Entdeckungen ermöglicht haben sind die Erwartungen an das deutsch-amerikanische Gemeinschaftsprojekt hoch. Mindestens zwanzig Jahre lang sollen durchschnittlich drei bis vier Beobachtungsflüge pro Woche stattfinden.
Teleskope an Bord von Flugzeugen - ein Anachronismus?
Im Zeitalter satellitengestützter Weltraumteleskope erscheint es vielleicht zunächst etwas unverständlich, warum ausgerechnet ein Flugzeug ein geeigneter und sinnvoller Standort für ein Teleskop sein soll. Erdgebundene Teleskope machen mit Hilfe computerkorrigierter Spiegelsysteme mittlerweile früher nicht für möglich gehaltene Aufnahmen und können dabei gigantische Spiegel einsetzen, um auch noch kleinste Lichtmengen zu sammeln. Allerdings sind solche Teleskope für die Beobachtung infraroter Strahlung nicht geeignet, da der Wasserdampf in den unteren Schichten der Erdatmosphäre so gut wie sämtliche infrarote Strahlung aus dem Weltraum absorbiert.
Satellitengestützte Infrarotteleskope haben dieses Problem natürlich nicht. Gegenüber SOFIA haben sie darüber hinaus den großen Vorteil, dass sie bei deutlich niedrigeren Temperaturen (nur relativ knapp über dem absoluten Nullpunkt von etwa -271° C) arbeiten, wodurch das "thermische Hintergrundrauschen" sehr gering ist und dadurch auch die Beobachtung sehr schwacher infraroter Quellen diesseits und jenseits unseres Sonnensystems möglich wird.
Und doch hat ein Infrarotteleskop wie SOFIA seine Berechtigung. Dem Nachteil der relativ aufwendigen Technik, die zur Absorption der Triebwerks- und Luftvibrationen erforderlich ist, stehen gleich mehrere Vorteile gegenüber. So können satellitengestützte Infrarotteleskope - die einzige wirkliche Alternative zu Teleskopen wie SOFIA - aus Kostengründen nur mit deutlich kleineren Spiegeln ausgestattet werden, als es bei SOFIA der Fall ist. Auch die Flexibilität eines flugzeuggestützten Teleskops, das beim Auftreten interessanter kosmischer Ereignisse jeden beliebigen Punkt des Nachthimmels (egal ob auf der Nord- oder Südhalbkugel) schnell ins Visier nehmen kann, ist bei Weltraumteleskopen meistens aufgrund feststehender Umlaufbahnen so nicht gegeben. Ein weiterer Vorteil von SOFIA ist die Möglichkeit, mit ständig wechselnden Mess- und Beobachtungsinstrumenten zu arbeiten: Der Teleskopspiegel selbst ist natürlich eine fixe Größe, aber an das Teleskop können die verschiedensten Instrumente zur Auswertung der von SOFIA aufgefangenen Strahlung angeschlossen werden. Dadurch ist während der auf 20 Jahre angelegten Lebensdauer des Teleskops auch eine ständige Verbesserung der Leistungsfähigkeit möglich, während Weltraumteleskope (von Hubble einmal abgesehen) ihre gesamte Lebensdauer über mit dem Satz von Instrumenten und Kameras arbeiten müssen, der ihnen beim Start des Teleskops mit auf den Weg gegeben wurde.
Zu guter Letzt ist natürlich SOFIA viel fehlertoleranter als jedes Weltraumteleskop. Sollte hier einmal eine Komponente versagen, so kann sie jederzeit ausgetauscht werden, was bei Satelliten entweder überhaupt nicht oder aber nur mit exorbitanten Aufwand möglich ist. Es gibt also gute Gründe, die langjährige und erfolgreiche Geschichte der flugzeuggestützten Infrarotteleskope fortzusetzen.
Die Vorgänger von SOFIA
In den 1960er Jahren kam der amerikanische Astronom Gerard Kuiper auf die Idee, an Bord eines Forschungsflugzeugs der NASA, das bis dahin nur für Studien der Erdatmosphäre und -ionosphäre genutzt worden war, ein Infrarotteleskop zu installieren. Obwohl das Flugzeug für diesen Zweck ursprünglich nicht vorgesehen war und die installierten Teleskope deshalb nur durch die Flugzeugfenster Aufnahmen machen konnten gelangen bald interessante wissenschaftliche Entdeckungen: so wurde durch diese ersten flugzeuggestützten Infrarotteleskope Wassereis in den Saturnringen entdeckt wie auch festgestellt, dass die dichte Wolkendecke der Venus anders als bis dahin angenommen nicht aus Wasserdampf besteht. Galileo (so der Name dieses ersten Flugzeugs mit einem Infrarotteleskops an Bord) wurde im Jahr 1973 tragischerweise bei einem Zusammenstoss mit einem anderen Flugzeug zerstört, doch bereits vorher wurde aufgrund der erzielten Erfolge ein zweites Flugzeug mit einem Teleskop ausgestattet.
Diesmal war es ein kleiner Lear-Jet, bei dem im Jahr 1967 ein Kabinenfenster herausgenommen und damit einem 30 cm-Teleskop eine ungehinderte Beobachtungsmöglichkeit Richtung Himmel gegeben wurde. Die Arbeitsbedingungen für die Astronomen an Bord des Lear Jet Observatory (LJO) waren äußerst primitiv: Da der Lear-Jet über keine Kabine mit Druckausgleich verfügte mussten während des Flugs voluminöse Atemmasken getragen werden, die Temperaturen an Bord schwankten stark und der Beobachter musste auf dem Boden sitzen. Dennoch gelangen mit diesem Flugzeug aufsehenerregende Erfolge: So entdeckten die Astronomen, dass Jupiter und Saturn mehr Energie abstrahlen, als sie von der Sonne erhalten (was bedeutet, dass sie über interne Energiequellen verfügen müssen), und sie beobachteten erstmals das Innere interstellarer Wolken, die im sichtbaren Licht nicht zu durchdringen waren.
Der nächste Schritt war dann im Jahr 1974 die Indienststellung des Kuiper Airborne Observatory durch die NASA. In eine umgebaute Zivilversion des Militärtransporters C-141 Starlifter wurde vor dem linken Flügel ein Loch geschnitten, durch das ein 91,5 cm-Teleskop den Sternenhimmel beobachtete. Das Teleskop wurde während der Starts und Landungen durch ein Rolltor geschützt, das erst nach Erreichen der Betriebshöhe geöffnet wurde. Gegenüber dem LJO stellte dies natürlich einen enormen Fortschritt dar, denn das neue Teleskop konnte aufgrund der ungleich größeren Spiegelfläche auch entsprechend mehr Infrarotstrahlung sammeln und gleichzeitig eine größere Auflösung erzielen. Gleichwohl waren die Arbeitsbedingungen immer noch nicht optimal zu nennen, da das Flugzeug anders als reine Zivilmaschinen nur eine rudimentäre thermale Isolierung der Kabine gegenüber den extrem niedrigen Außentemperaturen in großer Höhe bot. Außerdem waren die Triebwerke der C-141 laut und vibrierten stark, was die Beobachtungen erschwerte. Und dennoch war auch diesmal die wissenschaftliche Ausbeute während der rund 20-jährigen Betriebszeit bis zum Jahr 1995 mehr als reichlich. Zur langen Liste, die an dieser Stelle aufzuzählen wäre, gehört beispielsweise die Entdeckung der Uranusringe und einer dünnen Methanatmosphäre auf Pluto, die Bestätigung der schon vorher geäußerten Vermutung, das Kometen teilweise aus Wasser bestehen, sowie die Gewinnung von Daten über die Verteilung von Wasser und organischen Molekülen im interstellaren Raum.
Die Messlatte für SOFIA liegt also hoch, aber angesichts der exzellenten Ausstattung dieses zur Zeit noch in Bau befindlichen Flugzeugteleskops können die Projektwissenschaftler der Mission die vor ihnen liegende Herausforderung guten Mutes annehmen.
Related Links:
SOFIA-Homepage des DLR
SOFIA-Homepage (englisch)
HotSpot-Archiv
Im nächsten Newsletter lesen Sie mehr über die Ausstattung des neuesten Flugzeugteleskops.
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ISS Weekly Report |
von Michael Schumacher | |
Progress M-46 auf Abkopplung vorbereitet
Der Kommandant der fünften Stammbesatzung Waleri Korsun, Bordingenieur Sergej Trestschow und National Aeronautics and Space Administration (NASA) International Space Station (ISS) Science Officer Peggy Whitson schlossen am Freitag, ihrem 107. Tag im Weltraum, eine arbeitsreiche Woche ab. Diese begann am Montag mit der Reparatur der Carbon Dioxide Removal Assembly (CDRA) im amerikanischen Labor Destiny, die Whitson, unterstützt von Korsun, durchführte. Die Vorrichtung, die die Atmosphäre der Raumstation von Kohlendioxid reinigt, hatte seit dem Start an Bord von Destiny im Rahmen der Mission STS-98 im Februar 2001 nicht fehlerfrei funktioniert.
Das Problem war ein schwer auszumachendes Leck. Anfängliche Berichte deuten darauf hin, dass die Reparatur erfolgreich war. Am Donnerstag aktivierten Flugkontrolleure des Mission Control Center (MCC) das Gerät für einen Testlauf über 24 Stunden. Am darauf folgenden Morgen zeigte die Telemetrie an, dass seine beiden Desiccant/Sorbent Bed Assemblies zum ersten Mal seit der Ankunft auf der Raumstation funktionsfähig sind.
Am Montag wurde Whitson im Verlauf eines Gespräches mit NASA Administrator Sean O'Keefe zur NASA ISS Science Officer ernannt. Er sprach mit ihr vom ISS Flight Control Room im MCC aus. O'Keefe brachte zum Ausdruck, dass es an der Zeit sei, die Hauptaufgabe der Raumstation - wissenschaftliche Forschung - stärker zu fokussieren.
Die Woche über verbrachten Korsun und Trestschow jeden Tag etwas Zeit damit, das unbemannte Versorgungsraumschiff Progress M-46 zu beladen. Es wird am Dienstag mit einer Fracht aus Abfall und nicht länger benötigten Ausrüstungsgegenständen und Versorgungsgütern von der Raumstation abdocken. Danach werden russische Flugkontrolleure ungefähr zwei Wochen lang die Kameras des Raumschiffes dazu benutzen, Bilder des Smogs und des Rauches über dem Nordosten Russlands aufzunehmen und zur Erde zu übertragen. Anschließend wird es seine Umlaufbahn verlassen um in der Erdatmosphäre zu verglühen. Das neue Versorgungsraumschiff Progress M1-9 soll am 25. September vom Baikonur Kosmodrom in Kasachstan gestartet werden.
Whitson aktivierte am Dienstag die Microgravity Science Glovebox (MSG) in Destiny in Vorbereitung auf neue Experimentierreihen. Dabei handelt es sich um das Experiment Pore Formation and Mobility Investigation (PFMI). Es schmilzt eine durchsichtige Substanz um herauszufinden, wie sich Blasen in geschmolzenen Materialien bilden und bewegen. Das erste in einer Reihe von Experimenten wurde am Donnerstag aktiviert.
Ebenfalls auf dem Arbeitsplan stand das Verpacken von Gegenständen, die an Bord des Space Shuttle Atlantis zur Erde zurückgebracht werden sollen. Der Space Shuttle Atlantis soll nicht früher als zum 02. Oktober zur ISS starten und im Rahmen der Mission STS-112 die Starboard 1 (S1) Integrated Truss Structure (ITS) zur Raumstation bringen. Die Besatzung der Mission STS-112 bilden Kommandant Jeffrey Ashby, Pilotin Pamela Melroy sowie die Missionsspezialisten David Wolf, Sandra Magnus, Piers Sellers und Fjodor Jurtschichin. Wolf und Sellers werden an den Flugtagen 4, 6 und 8 drei Extra Vehicular Activities (EVAs) durchführen, die darauf ausgerichtet sind, die Verbindungen für Flüssigkeiten, Strom und Daten zwischen der S1 und dem Rest der Raumstation herzustellen. Ausgangspunkt der EVAs wird die Luftschleuse der Raumstation Quest sein. Die Mitglieder der fünften Stammbesatzung widmeten deshalb diese Woche einen Teil ihrer Aufmerksamkeit den Vorbereitungen auf die Ausstiege.
Am Mittwoch führten Flugkontrolleure eine wichtige Übung mit dem Roboterarm Canadarm2 durch. Der Roboterarm funktioniert nach dem Austausch des Rollgelenks durch Franklin Chang-Díaz und Philippe Perrin im Rahmen einer EVA während der Mission STS-111 im Juni fehlerfrei. Die Übung beinhaltete das Simulieren eines Versagens, im Wesentlichen das Abstellen des Stromflusses zu einem Gelenk des Roboterarms, und dann dem Erteilen von Befehlen, um um das Problem herum zu arbeiten. Die Übung wurde zufrieden stellend abgeschlossen. Im weiteren Verlauf der Woche füllte die Besatzung die Stationsatmosphäre mit Sauerstoff aus Progress M-46 auf.
Die Aktivitäten am Freitag schlossen zusätzliche Arbeit im Hinblick auf die Ankunft des Space Shuttle Atlantis ein. Gegenstände wurden verpackt und über Funk wurde mit den Besatzungsmitgliedern der Mission STS-112 über die EVAs geredet. Die wissenschaftlichen Arbeiten konzentrierten sich auf das Experiment Advanced Astroculture (ADVASC), das sich mit dem Wachstum von Sojabohnen in der Schwerelosigkeit befasst, und den Abschluss der ersten Experimente im Rahmen von PFMI.
Während wissenschaftliche Aktivitäten, Wartung der Raumstation, medizinische und gesundheitsfördernde Aktivitäten der Besatzung, was täglich ungefähr zwei Stunden an Übungen für jedes Besatzungsmitglied bedeutet, die Woche über weitergingen, brachten es Korsun, Trestschow und Whitson fertig, sich am Dienstag eine Auszeit zu nehmen, um mit Schülern aus der Gegend von Ashland in Wisconsin zu reden. Die Besatzungsmitglieder zeigten ihnen ein Video über Geräte für körperliche Übungen und beantworteten Fragen der Schüler.
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InDetail: Fluchtgeschwindigkeit |
von Michael Stein | |
Als Fluchtgeschwindigkeit wird diejenige Geschwindigkeit bezeichnet die ein Körper (z.B. ein Raumfahrzeug) benötigt, um dem Schwerefeld eines anderen (Himmels-) Körpers zu entkommen. Ein natürlicher oder künstlicher Satellit, der um einen Himmelskörper kreist, benötigt mindestens die 0,71-fache Fluchtgeschwindigkeit, um eine dauerhafte und stabile Umlaufbahn einnehmen zu können. Ist er langsamer, so wird er auf die Oberfläche des um-"kreis"-ten Himmelskörpers zurückfallen; sofern er schneller ist, wandelt sich die kreisförmige Umlaufbahn in eine mit steigender Geschwindigkeit immer ausgeprägtere elliptische Umlaufbahn um, bis der Satellit beim Erreichen der Fluchtgeschwindigkeit schließlich in eine parabelförmige Flugbahn übergeht, d.h. den gravitativen Einflussbereich des bis dahin umkreisten Himmelskörpers verlässt.
Für die Erde liegt die Fluchtgeschwindigkeit bei rund 11,2 km/sek., während beim viel massereicheren Jupiter immerhin eine Geschwindigkeit von etwa 61 km/sek. notwendig ist, um das Gravitationsfeld des Planeten zu verlassen. Generell gilt die Beziehung, dass die Fluchtgeschwindigkeit eines Himmelskörpers umso größer ist, je massereicher der Himmelskörper ist.
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"In Space Newsletter" #043
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21. September 2002
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