Aus Wissenschaft und Technik

Deutsch-russische Kooperation in der Kernfusionsforschung

Das deutsche Forschungszentrum Jülich und das russische Budker-Forschungszentrum in Nowosibirsk haben Anfang August ein Kooperationsabkommen über den gemeinsamen Bau einer speziellen Anlage zur Erzeugung von polarisiertem Deuterium aus unpolarisiertem Deuterium geschlossen. Dadurch wird der Kernspin der Deuterium-Isotope frühzeitig für Kernfusionsexperimente mit Deuterium- und Helium-Brennstoff ausgerichtet. Das Gemeinschaftsprojekt wird von der Deutschen Forschungs-Gemeinschaft (DFG) und der Russischen Wissenschafts-Stiftung finanziert.

Bei einem „spinpolarisierten“ Teilchenstrahl weisen diese Kernspins alle in dieselbe Richtung. Im Unterschied zur traditionellen Erzeugung geordneter Spins aus bereits polarisiertem Deuterium werden die russischen Wissenschaftler und Ingenieure ein speziell konfiguriertes Magnetfeld entwickeln, das den Spin der Isotope schon während des Polarisierungsprozesses ordnet. Dadurch lassen sich die gewünschten Spins leichter herausfilterten und von den für das Experiment unerwünschten Spin-Anordnungen trennen.

Die Effizienz von Fusionsreaktionen ist mit vollständig polarisierten Brennstoffen deutlich höher als mit der traditionellen Methode. Dies ergibt einen größeren „Querschnitt“ für die Reaktionen, bei denen Deuterium- und/oder Heliumkerne bei extrem hohen Temperaturen und Drucken durch Magnete oder Laser verschmolzen werden. Die Reaktion kann dadurch länger aufrechterhalten werden - eines der großen Ziele bei der Entwicklung der Kernfusion -, und die Partikel können für technische Zwecke magnetisch gesteuert werden.

Der Entwurf für die Polarisierung des Deuterium-Brennstoffs stammt vom russischen Forschungszentrum. Der deutsche Beitrag besteht im Bau von vier „Lamb-Shift-Polarimetern“ am Forschungszentrum Jülich. Derzeit gibt es nur fünf Geräte dieser Art weltweit, Jülich wird damit also die Führung in diesem Forschungsbereich übernehmen. An dem Projekt sind auch Forscherteams an den Universitäten Düsseldorf und Darmstadt beteiligt.

Für die deutsche Fusionsforschung ist die Verfügbarkeit des polarisierten Brennstoffs für das Kernfusions-Forschungszentrum Greifswald wichtig, wo im vorigen Jahr der Wendelstein-/-X-Stellarator in Betrieb genommen wurde. Anfang Februar gelang es in Greifswald, mit einem unpolarisierten Brennstoff ein etwa 80 Mio. Grad C heißes Fusionsplasma für die Dauer einer Viertelsekunde durch Magnetfelder komplett einzuschließen. Etwa zur gleichen Zeit erreichte Chinas Experimenteller Fortgeschrittener Supraleitender Tokamak (EAST) mit einer Temperatur von etwa 50 Mio. Grad eine Einschlußdauer von mehr als 100 Sekunden.

In dem von Lyndon LaRouche gegründeten Magazin Fusion wurde die Kombination von polarisiertem Brennstoff und der Stellarator-Konfiguration schon vor 35 Jahren beschrieben und als Schlüssel zur Verwirklichung der kontrollierten Kernfusion bezeichnet.

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China startet Radarsatelliten zur Erderkundung

China hat am 10. August erstmals einen Satelliten für Radaruntersuchungen der Erde gestartet, Gaofen-3 („hohe Auflösung“). Er ist Teil des umfangreichen chinesischen Hochauflösenden Erdbeobachtungssystems (CHEOS). Radarsatelliten sind aktive Systeme, sie senden Radarsignale zur Erde und messen die von der Erde reflektierte Strahlung. Optische Erderkundungssysteme sind hingegen passiv, sie registrieren nur mit den an Bord befindlichen Sensoren die Strahlung, die von der Erde in den Weltraum gelangt. Radarsatelliten sind daher schwerer und komplexer als die typischen optischen Satelliten. Die früheren Satelliten der Gaofen-Serie liefern Bilder von der Erde im Bereich der optischen Wellenlängen, zukünftige Satelliten werden mehrfache Nutzlasten haben und hyperspektrale Bildgebung nutzen, um den Gasgehalt in der Atmosphäre zu messen.

Der Vorteil der Radarsysteme gegenüber den optischen Systemen ist, daß sie auch in der Nacht sowie durch Wolken und schlechtes Wetter hindurch „sehen“ können. Gaofen-3 gilt als der Satellit seiner Art mit der bisher höchsten Auflösung. Er wird Objekte mit einem Durchmesser von nur einem Meter erkennen, kann aber - mit schwächerer Auflösung - auch breitere Landstriche erfassen.

Die bisherigen Gaofen-Satelliten liefern Daten zu Rohstoffen, Umwelt, Katastrophenschutz, Meteorologie, Klima und Hydrologie. Der neue Radarsatellit wird diese Beobachtungen rund um die Uhr und bei jedem Wetter mit höher aufgelösten Bildern ergänzen. Die Staatliche Meeresbehörde wird ihn nutzen, um die Seeschiffahrt zu überwachen, hinzu kommen verschiedene militärische Anwendungen.

Das CHEOS-Programm umfaßt nicht nur die im Weltraum eingesetzten Geräte, sondern kombiniert deren Daten mit Beobachtungen aus der Luft durch Stratosphärenflugzeuge sowie Beobachtungen von luft- und bodengestützten Plattformen. „Man geht davon aus, daß der Start von Gaofen-3 die Abhängigkeit von Daten verringert, die von ausländischen Mikrowellen-Bildsatelliten geliefert werden“, erklärte Jiang Xingwei, der stellv. Chefingenieur des Satelliten-Anwendungssystems.

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Indien plant seine nächste Mission zum Mars

Nach der ersten Mars-Orbital-Mission (MOM) der Indischen Organisation für Weltraumforschung (ISRO) vor etwa drei Jahren hat die ISRO nun formell angekündigt, daß sie eine zweite Orbitalmission zum Mars schicken wird. Wie die Zeitung The Hindu am 10. August berichtete, hat die ISRO Planetenforscher aufgerufen, bis zum 6. September Vorschläge einzureichen, welche Aspekte des Mars untersucht werden sollen und welche Instrumente die Sonde an Bord haben sollte. Der Start der Mission ist für das Startfenster 2020 geplant, da die Konstellation der Planeten nur alle 26 Monaten für Marsmissionen günstig ist, und dies bedeutet, daß die Mission relativ schnell auf die Beine gestellt werden muß. Der frühere ISO-Vorsitzende Dr. U.R. Rao erklärte, die ISRO sollte „im Idealfall bis Ende dieses Jahres oder wenigstens vor dem Haushaltsjahr 2017 ein klares Bild von der Mission haben“.

Dr. Rao erklärte, die MOM sei „eine gewaltige Ingenieursleistung“ gewesen, die Indien gelehrt habe, wie man zum Mars gelangen kann, aber nun stehe die Wissenschaft im Zentrum, denn es gebe vieles, was wir über den Mars noch erfahren müssen. MOM-2 wird größer und schwerer sein als MOM-1 und in der Lage sein, schärfere Aufnahmen vom Mars zu machen. Deshalb wird man für den Start die Startraketen GSLV einsetzen, anstelle der leichteren PSLV, die für MOM-1 genutzt wurde.