Leben wir bald auch auf dem Mars (Bild: Mars One)

Aber auf dem Mars lebt es sich nicht so angenehm wie bei uns auf der Erde. Unser Nachbarplanet ist eine kalte Wüste aus Sand und Steinen. Die Atmosphäre ist extrem dünn und besteht fast komplett aus Kohlendioxid. Die durchschnittliche Temperatur liegt bei ungefähr minus 50 Grad Celsius. Für uns Menschen ist das viel zu kalt; wir können ohne Schutz nicht auf dem Mars überleben. Wir müssen künstliche Habitate bauen, in denen die Bedingungen für uns angenehmer sind. In solchen künstlichen Stationen müssen auch die künftigen Siedler des Mars-One-Projekts leben. Natürlich können sie auf ihre Reise keine allzu großen Mengen an Vorräten mitnehmen. Alles Material muss ja von der Erde aus mit Raketen ins All gebracht werden und je schwerer die Rakete ist, desto teurer und komplizierter wird die Mission. Es wird schon schwer genug werden, genug Ausrüstung für die monatelange Reise zum Mars mitzunehmen. Auf dem Planeten angekommen, muss man sich selbst versorgen.

Aber kann auf dem Marsboden überhaupt etwas wachsen? Das untersucht derzeit ein Projekt der niederländischen Universität Wageningen. In Holland kennt man sich mit der Aufzucht von Gemüse aus. Nach den USA sind die Niederlande der größte Agrarexporteur der Welt. Die Niederlande sind ein kleines Land, aber man hat dort gelernt, das Maximum an Ertrag aus den vorhandenen Anbauflächen herauszuholen. Die große Erfahrung mit dem Anbau von Gemüse will der Ökologe Wieger Wamelink nun auch in den Dienst der Raumfahrt stellen. In einem Gewächshaus simuliert er derzeit die Böden von Mars und Mond. Natürlich nicht mit echtem außerirdischen Material. Es gibt nur wenig Mondgestein auf der Erde und noch viel weniger originales Material vom Mars. Diese Gesteine sind viel zu kostbar, um sie für solche Experimente zu verwenden. Aber mit Hilfe der NASA hat Wamelink den Sand exakt simuliert, der die Böden von Mond und Mars bedeckt.

Gewächserhäuser in den Niederlanden - bald auch auf dem Mars? (Bild: CC-BY 1.0)

So wie auf der Erde bestehen auch diese extraterrestrischen Sandarten hauptsächlich aus Siliziumdioxid. Der Marssand enthält aber auch noch viel Eisenoxid, also Rost, der ihm die typische rote Farbe gibt. Auch viele wichtige Nährstoffe für Pflanzen wie Phosphat, Phosphor, Kalium, Kalzium und Magnesium sind enthalten. Eines aber fehlt: Stickstoff. Und der ist für das Wachstum unserer Pflanzen enorm wichtig. Man wird also auf jeden Fall Stickstoff mitnehmen müssen, wenn man auf dem Mars Pflanzen anbauen will. Aber selbst wenn das gelingt, sind die Produkte vielleicht nicht genießbar. Denn die fremden Böden enthalten einige Gifte, die in die Pflanzen gelangen könnten.

Es ist also fraglich, ob die Selbstversorgung der Marskolonisten wirklich funktionieren wird. Ebenso fraglich ist aber die gesamte Mission. Der ehemalige deutsche Wissenschaftsastronaut Ulrich Walther hält sowohl den Zeitplan als auch die Kostenabschätzung für “völlig unrealistisch”. Wie ernst “Mars One” das Projekt wirklich nimmt, wird man spätestens 2016 sehen. Da soll laut Zeitplan die erste unbemannte Rakete starten, die Versorgungsgüter zum Mars bringt. Es ist zweifelhaft, ob unser Nachbarplanet wirklich so schnell von uns besiedelt werden kann. Aber es ist nicht unmöglich. Und irgendwann wird jemand den ersten Schritt machen…

Wir brauchen Photovoltaikproduktion in Europa. Wir können uns nicht erlauben, nur die Technologien zu entwickeln und die Werke, die die Technologie umsetzen, stehen dann außerhalb von Europa. Damit ist eine globalwettbewerbs-fähige Fertigung gemeint für Schlüsseltechnologien und Hochtechnologie – es geht ja nicht nur um die PV.

Mit dieser Mrd. würde ich bei den Banken Kredite bekommen, die uns helfen, solche wettbewerbsfähige Fertigung für die Photovoltaik in Europa aufzubauen.

Mein Traum wäre aus Freiburg so etwas zu machen wie Albany in New York in den USA, wo die Mikro- und Nanoelektronik konzentriert ist. Dort ist ein starkes Forschungszentrum. In Albany haben Firmen wie INTEL und IBM um die 5 Mrd. investiert, damit die USA in der Mikroelektronik weiterhin an der Spitze sind.

So etwas Ähnliches wünsche ich mir für die Photovoltaik und etwas darüber hinaus für die Technologien, die für die Energiewende gebraucht werden.

Zurzeit wird fast die gesamte Photovoltaik in Asien hergestellt. Der Grund liegt nicht darin, dass dort die bessere Technologie ist oder an den niedrigen Lohnkosten, sondern die Chinesen haben das Kapital in die Hand genommen. Sie haben von deutschen Ausrüstern die Ausrüstung gekauft und jetzt kommen die Module aus Asien zu Preisen nach Deutschland, mit denen die hiesigen Hersteller Solarworld, Q-cells, jetzt Hanwha-Q-cells und Bosch schwer konkurrieren können. Die deutschen PV Hersteller haben kleinformatiger gebaut und die Technologie ist auch schon ein paar Jahre älter.

Heute haben wir neue PV-Technologien, die wir im großen Maßstab hochautomatisiert in die Produktion überführen sollten. Das wäre ein Thema, das mir sehr wichtig ist.

Kurz gesagt: Basierend auf unserer Forschungsarbeit würde ich mit 1 Mrd. Euro die in Europa entwickelten Technologien in die Pilotierung überführen. Und Freiburg wird zum Silicon Valley der Photovoltaik.

Dieser Text ist der fünfte Artikel in der Reihe “Erneuerbare Energien”. Im ersten Artikel ging es um Klimawandel und Konsum. Wo Erneuerbare Energien heute stehen, zeigte der zweite Beitrag. Ob organische Solarzellen bald siliziumbasierte Solarzellen ersetzen beantwortet der dritte Artikel. Wie das Stromnetz der Zukunft aussehen könnte steht im vierten Beitrag. Die Texte von Prof. Weber sind im Rahmen eines Telefoninterviews von Solveig Wehking entstanden. Für alle Artikel dieser Serie gilt für den Text die CC BY 3.0 Lizenz.

Ein Laserscanner für die Straße (Bild: Lehmann+Partner GmbH)

Deutschland hat fast 620.000 Kilometer befestigte Straßen. Die Straßen stellen einen Wert von etwa 470 Milliarden Euro dar. Allerdings nur, wenn sie intakt sind – und das sind sie leider nicht immer. Viele Straßen sind schon Jahrzehnte alt und der Verkehr wird immer stärker. Mit den normalen Belastungen durch die Witterung führt das zu Straßenschäden, die laufend repariert werden müssen. Für das Jahr 2016 rechnet man mit Sanierungskosten von 3,5 Milliarden Euro. Je früher man eine beschädigte Fahrbahn entdeckt, desto günstiger wird die Reparatur. Es wäre also wünschenswert, wenn man Schäden schon ausmachen kann, bevor sie tatsächlich ernst werden. Dazu muss man die Oberfläche der Straße überwachen und prüfen, ob sie sich verformt hat. Ein Gerät, das das kann, hat das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg entwickelt.

Es handelt sich um einen mobilen Laserscanner, der an einem normalen Auto montiert werden kann. Ein rotierender Spiegel lenkt einen Laserstrahl auf die Straße, die in einer Breite von vier Metern erfasst werden kann. Das Messfahrzeug kann dabei mit bis zu 100 Kilometer pro Stunde fahren, ohne dass die Meßgenauigkeit darunter leiden würde, die zwischen 0,15 und 0,3 Millimeter liegt. Mit dieser Technik können Spurrinnen und andere angehende Fahrbahnschäden frühzeitig erkannt werden. Der Pavement Profile Scanner PPS hat schon 15.000 Kilometer deutsche Autobahn gescannt und festgestellt, dass die Lebensdauer der Asphaltdecke knapp 12 Jahre beträgt. In Zukunft sollen spezielle Kameras auch noch zusätzlich nach kleinen Rissen in der Straße suchen.

Kein Laserlicht sondern Radarwellen empfängt der Sensor, den die Fraunhofer-Institute für Angewandte Festkörperphysik IAF und für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR entwickelt haben. Er wird verwendet, um Hubschrauberpiloten eine sichere Landung zu ermöglichen. Denn bei starkem Schneefall können die Rotorblätter des Hubschraubers so viel weichen, lockeren Schnee aufwirbeln, dass sich eine regelrechte Schneeglocke um das Fluggerät bildet. Durch diesen “Whiteout”-Effekt kann der Pilot komplett die Orientierung verlieren und nicht mehr wissen, in welche Richtung und wie hoch über dem Boden sich der Hubschrauber bewegt. Der Radar-Sensor des Fraunhofer-Instituts löst dieses Problem. Er arbeitet mit Millimeterwellen bei einer Frequenz von 94 Gigahertz, die Schnee oder Nebel problemlos durchdringen können. Bis zu einer Distanz von drei Kilometern können selbst kleine Objekte leicht erkannt und eine Landung gefahrfrei durchgeführt werden.

Die gleiche Technik soll in Zukunft auch bei der Überwachung von Containerhäfen oder in der Verkehrskontrolle eingesetzt werden. Sensoren sind eben tatsächlich überall…

Das 94-GHz-Radarmodul wird zukünftig die Landung von Hubschraubern erleichtern (Bild: Fraunhofer IAF)

Tweets von @forschungsblog

Unter dem Hashtag #rp13 werden sämtliche Tweets gesammelt, die sich auf die Konferenz beziehen.
Eine Übersicht:

Tweets über “#rp13″

“Menschen sind vorhersagbarer als Elementarteilchen”, kommentiert Mathe-Genie Stephen Wolfram seine Auswertungen von Facebook-Nutzerdaten. Aus den Daten von mehr als 1 Million Nutzern lässt sich viel erschließen, zum Beispiel wie beliebt einzelne Themen im Altersverlauf sind. Wolfram resümiert: “What’s amazed me about what we’ve done over the past few weeks is how much systematic information it’s been possible to get all at once… it feels like we’re starting to be able to train a serious ‘computational telescope’ on the ‘social universe’”. Bereits vor einigen Wochen war eine Studie der Cambridge University erschienen, wonach bereits durch wenige Likes auf persönliche Informationen der Facebook-Nutzer geschlossen werden konnte.

Mit einem zwei Tonnen schweren Rastertunnelmikroskop lässt IBM Atome tanzen. Der Stop-And-Go Film brachte der Firma nicht nur einen Eintrag ins Guinness Buch der Weltrekorde. Die präzise Bewegung einzelner Atome ist Voraussetzung für die Entwicklung von neuen Datenspeichern.

Was passiert, wenn man über 1.000 In-Ear-Kopfhörer zu einem Lautsprecher zusammenbaut? “Da kommt sogar Musik raus”, zeigt Musikblogger Ronny Kraak mit diesem Video.

Wie war das noch einmal mit dem Mond? Dreht er sich um die eigene Achse bei der Erdumrundung oder nicht? Plüschtiere als Planeten zeigen es in nett gemachten Videos von Florian Freistetter.

Lackier und Kaschieranlage

Bisher waren flexible Solarzellen durch die Außenfolie nicht ausreichend gegen Wasserdampf und Sauerstoff geschützt. Mit einer Folie aus den richtigen Materialien und einem kostengünstigen Herstellungsverfahren, könnte die mangelhafte Lebensdauer organischer Solarmodule der Vergangenheit angehören. Zwei Fraunhofer Instituten ist der entscheidende Schritt gelungen.

Flexible Kunststofffolien für organische Solarzellen müssen eine ähnlich gute Barrierewirkung wie Glas erreichen, um eine Lebensdauer der Zellen von 20 Jahren oder mehr zu gewährleisten. Hochbarrierefolien bestehen aus einer Kunststoffträgerschicht, auf die eine SiOx-Schicht aufgetragen wird. Sie verleiht der Folie die guten Barriereeigenschaften. Das Problem bei diesen Folien sind mikroskopisch kleine Poren in der SiOx -Barriereschicht. Durch sie kann Wasserdampf und Sauerstoff in die Solarzelle eindringen.

Auftragung der Hybridpolymerschicht bei der Folienherstellung

Ziel ist es, bis 2015 organische Solarzellen mit einer Lebensdauer von 20 Jahren und einer Energie-Effizienz von 8-10% zu entwickeln, bei denen die Fertigungskosten unter 0,70 Euro/Wp*liegen. (Wp = Watt Peak; Nennleistung eines Solarmoduls)

Die Hochbarrierefolie kann allerdings noch mehr. Sie ist nicht nur eine Hülle für biegsame organische Solarzellen, sondern sie kann auch helfen, um Energie zu sparen. Dazu mehr in einem der nächsten Artikel.

“Wie weit darf oder muss die Menschlichkeit gehen?”, fragt sich Boris Hänßer in seinem Blogartikel über Roboter. Gemeinst ist die Ähnlichkeit von Robotern mit Menschen. Der Umgang zwischen Mensch und Maschine funktioniert auf jeden Fall besser, wenn Roboter Menschen ähneln: “Forscher haben natürlich längst in Feldtests bewiesen, dass Roboter mit menschlichen Bewegungen für uns berechenbarer sind, weil unser Gehirn unbewusst Bewegungen, die es kennt, weiter denkt und uns intuitiv bei Gefahr auf Abstand hält.”

“Die Telekom erdrosselt das Internet”, schreibt Sascha Lobo in seiner “Spiegel Online”-Kolumne. Das Unternehmen will seine Tarife so regulieren, dass die Internet-Geschwindigkeit wie beim Smartphone nach Verbrauch einer vorab festgelegten Datenmenge gedrosselt wird. Ist das ein Angriff auf die Netzneutralität? “Warum das freie und offene Internet in Gefahr ist”, erklärt Andre Meister auf “Netzpolitik.org”. “Ein Fall für die EU-Kommission ist die geplante Beschränkung bei Internet-Flatrates der Deutschen Telekom nicht,” schreibt ZEIT online, aber die EU-Wettbewerbskomissarin Kroes “rät Telekom-Kunden zur Gegenwehr”.

Eine Sendung im “Bayerischen Fernsehen” über Homöopathie kritisierten im Netz so viele Menschen, dass die Redaktion des “BR” mit einer Stellungnahme reagierte. “Peinlichkeit kennt keine Grenzen”, kommentiert daraufhin Bernd Harder von “GWUP” die Stellungnahme.. Er kritisiert Sendung und Stellungnahme entsprechend scharf: “Wenn es einen Grimme-Preis für das peinlichste Rechtsfertigungs-Geschwurbel nach einem journalistischen Offenbarungseid gäbe – die Gewinner stünden jetzt fest”. “#Homöopathie-Debatte in D. erinnert mich (an) #Klimawandel-Debatte in USA”, kommentiert Zeit Wissen Redakteur Max Rauner.

Florian Freistetter verweist auf ein “Top 10″-Video von Erfindern, “die durch ihre eigene Erfindung zu Tode gekommen sind”. Angeführt wird die Liste von Marie Curie, was eine Frauenquote von 10 Prozent ergibt.

“Die Szene hat auf ein solches Portal gewartet” kommentiert die Initiatorin und Redaktionsleiterin Mareike König den Erfolg des Blogportals “de.hypotheses.org”. Das Portal für Geisteswissenschaften startete vor einem Jahr.

In einer Studie mit männlichen Biertrinkern wurde nachgewiesen, dass Dopamin auch ohne Alkohol im Körper ausgeschüttet wurde (Da keine biertrinkenden Nichtraucherinnen rekrutiert werden konnten, bestand die Testgruppe ausschließlich aus Männern). Genauer gesagt, waren es 15 ml Bier und damit weniger Alkohol als in einem Hefekuchen oder einem Schnapsglas mit Bier. Diese kleine Menge war ausreichend, damit der Neurotransmitter Dopamin praktisch sofort im Gehirn ausgeschüttet wurde. Man nennt das im Gehirn gebildete Dopamin striatales Dopamin. Im Versuch stieg sein Level allein durch den Geschmack von Bier an.

Das ist insofern sehr überraschend, weil reiner Alkohol Zeit braucht, um im Gehirn anzukommen. Ca. 20 Min nachdem man ihn getrunken hat, lässt sich Dopamin nachweisen. Bei dem wenigen Bier, das lediglich 0,6 Gramm Alkohol entspricht, kann man daher eher von Biergeschmack sprechen. Bereits nach kurzer Zeit war die Dopamin-Ausschüttung nachweisbar. Gemessen wurde dies mit einer PET (Positronen-Emissions-Tomografie). Sie kann zeigen, wie aktiv ein Gewebe ist, da die Stoffwechselaktivität sichtbar wird.

In dem Versuch erhielten die Probanden jeweils 15 ml Bier, Wasser und ein Mineralgetränk in zufälliger Reihenfolge über einen Zeitraum von 15 min. Da die Testgruppe aus Biertrinkern bestand, wissen wir nicht, ob bei Weintrinkern oder Kaffeefans das Gleiche passiert.

Dass Männer einen typischen Bierbauch bekommen (können) und Frauen nicht, liegt übrigens nicht am Bierkonsum, sondern daran, dass sie genetisch bedingt überschüssige Energie eher am Bauch in Form von Fett speichern. Und die vielen Kalorien kommen nicht unbedingt aus dem Bier, das weniger Kalorien hat als Cola, Säfte oder Wein. Die Bitterstoffe vom Hopfen, die dem Bier seinen Geschmack und seine Würze geben, machen einfach Lust auf Essen.

Dass Bier glücklich macht, eben “brewed for good times”, ist also genauso wenig Einbildung wie der Eindruck, dass mit Wodka die Zeit schneller vergeht. Wir wissen ja alle, dass Paracelsus schon sagte – allein die Dosis macht das Gift!

Dass das durch Photosynthese funktioniert, haben wir alle in der Schule gelernt, aber es lohnt sich, das Wissen wieder aufzufrischen. Es ist jedesmal aufs Neue faszinierend zu verfolgen, wie Pflanzen aus Luft und Wasser mit Hilfe der Sonne unsere Nahrung erzeugen: