Immer wieder hört man die falsche Annahme, dass Astronauten und Kosmonauten in der Raumstation im Orbit schwerelos wären, weil sie so weit weg von der Erde sind. Dass das völliger Unsinn ist, kann man sich schon an den Größenordnungen klar machen - die Raumstation umkreist die Erde in einer Höhe von etwa 400 km über der Oberfläche. Der Erdradius ist aber ja schon etwa 6400 km. Das heißt, wir sind 6400 km vom Mittelpunkt der Erde entfernt, und die Astronauten in der Raumstation 6800 km. Dass das keinen großen Unterschied macht, kann man sich auch ohne das Newton'sche Gravitationsgesetz zu kennen denken.

Warum also sind die Astronauten schwerelos? Das liegt einfach daran, dass sie quasi um die Erde herum fallen. Sie und die gesamte Raumstation um sie herum bewegen sich so schnell vorwärts, dass die Erde sich in genau dem Maße unter ihnen krümmt, mit dem sie herunterfallen.

Damit kommt dann aber die nächste Frage auf: Warum ist etwas, das fällt, schwerelos? Das liegt daran, dass die Gravitation eine Volumenkraft ist. Sie wirkt auf den gesamten Körper auf einmal und gleich stark. Dabei beschleunigt sie also den ganzen Körper / die ganze Raumstation gleich. Wenn eine Masse beschleunigt wird, übt sie eine Gegenkraft aus - das kennt man aus einem schneller werdenen Auto oder Flugzeug - man wird in den Sitz gepresst, mit einer Kraft, die der Beschleunigung entgegen gerichtet ist. 

Wenn ein Objekt im freien Fall ist, ist diese Trägheitskraft genauso groß wie die Gravitation, und für den Fallenden fühlt es sich schwerelos an.

Dass das auch wirklich so ist, kann man mit einem einfachen Experiment zeigen: In einen Becher wird ein Loch geschnitten. Das Loch wird zugehalten, während der Becher mit Wasser gefüllt wird. Dann wird der Finger vor dem Loch weggenommen - das Wasser wird von der eigenen Gewichtskraft nach unten aus dem Loch hinaus gedrückt. Wenn man den Becher dann fallen lässt, hört der Wasserstrom sofort auf. Am besten mal selbst ausprobieren und schwereloses Wasser erzeugen!

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Wissenschaftliche Daten anschaulich darzustellen gehört zum täglichen Brot der Wissenschaftler. Diese Aufgabe wird allerdings immer schwieriger, wenn die Menge der Daten größer wird. Heutzutage sind riesige Supercomputer gang und gäbe, auf denen Simulationen durchgeführt werden, die Datenmengen erzeugen, die in den Bereich von Terabyte gehen. Solche Datenmengen können nicht einfach mit Computern geladen werden, um daraus ein Bild zu erzeugen, weil nicht genügend Speicher vorhanden ist.

Über dieses Thema hat gestern an der Uni Berkeley Hank Childs vom Lawrence Berkeley National Laboratory gesprochen. Herr Childs ist der Architekt des VisIt Programms, das für solche Aufgaben entwickelt wurde.

Um riesige Datenmengen zu visualisieren, kann man drei mögliche Wege einschlagen: nur einen Teil der Daten darstellen, die Daten nacheinander darstellen, oder die Darstellung der Daten parallelisieren. Das Parallelisieren ist es, was derzeit hauptsächlich versucht wird.
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Geschrieben in Vortrag , Wissenschaftsbetrieb | 1 Kommentare | 0 Trackbacks | Permalink

Die Frage, ob Bloggen der Karriere schadet, stelle ich mir eigentlich eher selten - höchstens dann, wenn mal wieder jemand in einem Vortrag behauptet, dass "exzellente Wissenschaftler keine Zeit zum Bloggen" hätten.

(Als kleine Seitennotiz: Ich habe vor einigen Jahres das Nobelpreisträgertreffen in Lindau besucht. Dort hat ein Nobelpreisträger  den jungen Leuten die Empfehlung gegeben, tatsächlich quasi jede freie Minute mit der Wissenschaft zu verbringen, inklusive Abenden und Wochenenden. Aber selbst bei diesem Einsatz ist es natürlich alles andere als garantiert, dass man den Nobelpreis gewinnt. Und eine 'normale' Karriere ist meiner Meinung nach auch mit Freizeit möglich.)

Wenn man also zu der Überzeugung gekommen ist, dass auch Wissenschaftler ein normales Leben leben dürfen, und in dem Blog nicht völliger Unsinn steht, kann ich mir eigentlich hauptsächlich zwei Wege vorstellen, wie er der Karriere schaden könnte:

a) der Blogger bloggt in Zeiten, die eigentlich der Wissenschaft dienen sollten. Dem kann man als Blogger relativ leicht entgegen wirken: Man bloggt zu Hause, nicht wenn man im Institut ist. Es mag einige Leute geben, die anstelle zu bloggen auch zu Hause dann vielleicht ständig Paper lesen oder schreiben würden oder dergleichen, aber ich denke, ein normales Maß an Freizeit schadet der Karriere nicht.

b) die Menschen, die maßgeblich über die Karriereschritte des Bloggers entscheiden, denken, die wissenschaftliche Leistung würde darunter leiden, oder der Blogger wolle sich nur profilieren. Ob so etwas vorkommt, kann man als Blogger selbst schlecht beurteilen, wenn Entscheidungen hinter verschlossenen Türen gefällt werden. Mir ist das aber bisher noch nicht offen untergekommen. Außerdem hat man dann im Idealfall handfeste Argumente, die solchen Unterstellungen widersprechen, beispielsweise gute Publikationen.

Meine Erfahrung war es bisher eigentlich immer, dass Initiative und Engagement gut angekommen und sich auszahlen. Wenn jemand einen Blog schreibt, zeigt er, dass ihn das Thema interessiert und er sich dafür einsetzen will. Wer sich engagiert, der sticht hervor, und das tut der Karriere eher gut als schlecht.

Und ansonsten ist eine wissenschaftliche Karriere so unplanbar, dass diese Überlegung wohl meistens nicht zielführend ist. Ich würde niemandem empfehlen, zu bloggen, um die Karriere zu fördern. Wer als Wissenschaftler bloggt, tut dies wohl hauptsächlich deshalb, weil es einem ein Bedürfnis ist, anderen die Themen, die einen selbst faszinieren, näher zu bringen.

Geschrieben in In eigener Sache | 1 Kommentare | 2 Trackbacks | Permalink

Letztes Wochenende fand in einem Hotel im Hafen von Berkeley die SkeptiCal Konferenz statt - das jährliche Treffen der Skeptiker in Kalifornien. Eine gute Gelegenheit, diese Szene, die ich bisher nur aus dem Internet kenne, einmal selbst kennenzulernen.

Es wurde eine Mischung aus wissenschaftlichen Vorträgen, Entertainment und Workshops geboten. Insgesamt hat mir die Konferenz sehr viel Spaß gemacht. Während des Mittagessens habe ich mich mit einem pensionieren Teilchenphysiker über Tau-Leptonen unterhalten. Am Vormittag war ich bei der Aufnahme des This Week in Science - Podcasts dabei. Nachmittags habe ich der Erzählung eines Manns gelauscht, der für viele Jahre tief in der Esoterik-Szene verstrickt war und erst vor kurzer Zeit den Absprung geschafft hat.

Am interessantesten fand ich den Vortrag von Sarah Strand, einer Neurowissenschaftlerin aus Sacramento. Sie berichtete über die Neurobiologie religiöser Erlebnisse, wobei sie sich hauptsächlich auf Out-of-Body Erlebnisse konzentrierte. Dabei haben die Personen das Gefühl, über ihrem Körper zu schweben, mit ihrer Umgebnung eins zu sein, oft sehen sie Gott oder ihnen bekannte Personen und/oder einen Tunnel und Licht. Dabei werden diese Erlebnisse oft, aber nicht immer religiös interpretiert.

Sarah Strand während ihres Vortrags. Die Karte des Gehirns im
Cartoon ist beschriftet mit "You are here"

Verschiedene Experimente mit gezielter Stimulation von einzelnen Gehirnbereichen (zu anderem Zwecken, bei denen eher zufällig diese Erlebnisse ausgelöst werden) deuten auf folgende Entstehung dieser Erlebnisse hin: Der Bereich des Gehirns, der für die Trennung vom Selbst von der Umwelt zuständig ist, ist ausgeschaltet, aber andere sind noch aktiv. So kann eine Aktivität des Bereichs für Visuelles dazu führen, dass man Bilder von dem sieht, woran man gerade gedacht hat. Kinder sehen beispielsweise oft Bilder von Mickey Mouse.
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Geschrieben in Konferenz | 3 Kommentare | 0 Trackbacks | Permalink

Im folgenden ein Gastbeitrag meines Kollegens Dr. Michael Kretschmer vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. Viel Spaß beim Lesen, und vielen Dank an Michael für das Verfassen dieses spannenden Berichts und das Bereitstellen der Fotos!

Leben viele Menschen auf engem Raum zusammen, so schaffen Regeln (z.B. eine Hausordnung) ein Umfeld, in dem jeder seine Freiheit ausleben kann, möglichst ohne die anderen zu stören. Was für Menschen gilt, kann man auch auf technische Systeme übertragen. Befinden sich viele verschiedene Geräte auf engem Raum, so muss gewährleistet sein, dass sie sich nicht gegenseitig stören. Dies gilt insbesondere für ein einzigartiges Labor, wie die Internationale Raumstation ISS, wo Störungen auch einen sicherheitsrelevanten Aspekt besitzen. Wir kennen es aus Luft- und Raumfahrt: Safety First! Die Betreiber, wie z.B. die ESA, verlangen daher von den Wissenschaftlern, die ein Gerät dort oben in Betrieb nehmen möchten, den Nachweis, dass mit keinen Störungen seitens des Geräts zu rechnen ist. Innerhalb der Entwicklungszeit nehmen diese zahlreichen Tests eine große Rolle ein.

Aus den Beiträgen von Mierk und Peter weiß der treue Leser von  "Zündspannung": Das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching betreibt seit über 10 Jahren Experimente auf der ISS zur Erforschung komplexer ("staubiger") Plasmen in Schwerelosigkeit. "PKE-Nefedov" (2001-2005) und "PK-3 Plus" (2006-heute) lieferten bisher hochinteressante Daten. Doch auch das beste Experiment geht irgendwann zu Ende. Und so baut das MPE natürlich schon an einem Nachfolgemodell für diese beiden erfolgreichen Plasmalabore.

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Geschrieben in Physik , Raumfahrt | 0 Kommentare | 0 Trackbacks | Permalink

Licht bewegt sich bekanntlich mit einer Geschwindigkeit von fast 300 000 Kilometern pro Sekunde. Das ist eigentlich viel zu schnell, um einen Lichtstrahl zu filmen - aber einer Gruppe vom MIT ist genau das mithilfe von einer Hochgeschwindigkeitskamera und einigen Tricks gelungen. Dazu wird eine Streak-Kamera verwendet - eine Kamera, bei der Photonen je nach ihrem Ankunftszeitpunkt räumlich versetzt abgebildet werden. Diese Kamera hat ein quasi eindimensionales Blickfeld - sie kann einen horizontalen Strich abbilden. Zeitlich hat sie eine Auflösung von eine Pikosekunde - dem Millionstel einer Millionstelsekunde.

Das Zielbild wird mit einem Puls eines Lasers beleuchtet. Weil die Aufnahmezeit so kurz ist, muss jede Höhe mehrmals aufgenommen werden, und außerdem die Höhe des Blickfelds langsam variiert. Die Filme werden dann aus diesen wiederholten Messungen errechnet. Diese Methode kann man also nur für Aufnahmen verwenden, die beliebig oft wiederholbar sind.

Das Resultat aber kann sich durchaus sehen lassen - man kann tatsächlich die Ausbreitung eines Lichtpulses beobachten, so wie hier: Ein Lichtpuls von einer Länge von einem Millimeter läuft durch eine Plastikflasche. Er braucht dafür nur eine Nanosekunde.

Geschrieben in Wunder-Bar | 4 Kommentare | 0 Trackbacks | Permalink

Bei der Konferenz wurden viele Vorschläge für mögliche Wissenschaft mit Suborbitalflügen gemacht. Dabei werden zwei Dinge ausgenutzt: einerseits sind, wie Michael Khan ja richtigerweise erläutert, auch Suborbitalflüge im Endeffekt Parabelflüge. Sie wollen dabei etwa vier Minuten Mikrogravitation bieten, was deutlich länger ist als bei den bisher üblichen Parabelflügen, aber weniger als einige der verfügbaren Raketentrajektorien erreichen. (Ich werde im folgenden trotzdem der Einfachheit halber weiter den sprachlichen Unterschied zwischen 'Parabelflügen' und 'Suborbitalflügen' machen.)

Ein großer Vorteil von Suborbitalflügen ist es, dass die Wissenschaftler ihre Experimente begleiten und direkt steuern können und zudem ihr Experiment wieder bekommen. Für die Biologen ist es außerdem interessant, dass die erste Phase der Anpassung an die Schwerelosigkeit untersucht werden kann - dafür sind Parabelflügen zu kurz, und bei den Flügen in den Orbit werden Experimente erst gestartet, wenn der Orbit sicher erreicht ist.

Ein anderer Vorteil, den einige Wissenschaftler ausnutzen wollen, hat gar nichts mit der Schwerelosigkeit zu tun, sondern mit der Umgebung, durch die das Flugzeug fliegt. Einerseits durch die gesamte Erdatmosphäre, also auch durch die Teile, die vom Boden aus nur schlecht zugänglich sind. Andererseits ist man dann im Weltraum und kann von dort aus Beobachtungen machen, die vom Boden nicht möglich sind.
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Geschrieben in Physik , Raumfahrt , Konferenz , Parabelflug | 7 Kommentare | 0 Trackbacks | Permalink

Heute bei der Next-Generation Suborbital Researchers Konferenz hat der Präsident von XCOR Aerospace, Jeff Greason, einen "Lunch-Vortrag" gehalten. Er hat mit einer Schelte der Presse begonnen - die Suborbital-Industrie würde so dargestellt, als ginge es nur darum, Achterbahn-Flüge für ein paar Superreiche zu ermöglichen (in diese Richtung ging ja auch ein Kommentar zu meinem vorherigen Artikel).

Jeff Greason ist davon überzeugt, dass diese Behauptung eine Lüge sei - nicht nur ein Fehler, sondern eine Lüge. Er habe in den letzten Jahren wieder und wieder wiederholt, um was es diesen Firmen genau gehe, wird aber ignoriert. Seiner Meinung nach ist es für Reporter leicht, überheblich über etwas zu berichten, ohne sich die Mühe zu machen, es wirklich zu verstehen.
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Geschrieben in Raumfahrt , Konferenz | 20 Kommentare | 1 Trackbacks | Permalink

Im Moment hängt das amerikanische Raumfahrtprogramm etwas in der Luft - das Space Shuttle Programm ist eingestellt, die NASA hat gerade ihr Marsprogramm zusammengestrichen, und bis zu den nächsten bemannten Flügen dürften etliche Jahre vergehen.

Dennoch gibt es in Amerika auch im Bereich der bemannten Raumfahrt eine Pionier-Stimmung: die kommerzielle bemannte Raumfahrt macht die ersten Schritte. Heute ist der erste Tag der Konferenz über die Nächste Generation Suborbitaler Forschung in Palo Alto, also quasi um die Ecke von meinem Wohnort.

Suborbital, das bedeutet ein Flug in den Weltraum, aber nicht im Orbit. Die Flughöhe ist dabei über 100 km, man ist offiziell im Weltraum. Quasi die gesamte Atmosphäre ist unter einem. Solche Flüge haben seit dem X15-Programm in den 50er Jahren nicht mehr stattgefunden. Jetzt aber gibt es eine Reihe von Firmen, die, angespornt vom X-Prize und Funding durch NASA, dafür Flugzeuge/Raumschiffe entwickeln.

Neben Weltraumtourismus sollen dabei vor allem Wissenschaftler und Ausbilder angesprochen werden. Daher auch diese Konferenz, die Vertreter von Raumfahrtagenturen, Wissenschaftler, Lehrer und Firmen zusammenbringen will.

Neil Armstrongs Vortrag

In der Eröffnungsveranstaltung gab es zunächst drei Präsentationen: zuerst von niemand anderem als Neil Armstrong, der als 25jähriger Testpilot war und suborbitale Flüge durchgeführt hat, bevor er in ein anderes, ein wenig bekannteres Programm wechselte.

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Wie ich ja schon nebenbei erwähnt habe, bin ich mittlerweile an der Universität von Kalifornien in Berkeley angekommen. Ich bin für zwei Jahre für eine Postdoc-Position hier - obwohl meine offizielle Position "Visiting Scholar" ist, weil meine Stelle durch die EU finanziert wird, nicht durch die Universität. Mein Umzug hierher hat mich doch sehr in Anspruch genommen, deshalb auch die lange Stille im Blog.

Nun möchte ich kurz berichten, wie der Start hier gelungen ist. Am Anfang hatte ich natürlich viel an Verwaltungssachen zu erledigen. Beispielsweise muss man, wenn man Autofahren will, als Einwohner Kaliforniens eigentlich innerhalb von 10 Tagen den kalifornischen Führerschein machen. Das ist für Ausländer aber unmöglich, denn man sollte bei der Anmeldung eine Sozialversicherungsnummer haben. Die aber kann man erst zwei Wochen nach Ankunft überhaupt erst beantragen...

An der Uni lief die Adminstration jetzt nach Ankunft relativ glatt - da wurde auch sehr viel schon vorher in einem sehr langfristigen Prozess geregelt. Ich konnte mir nach ein paar Tagen dann auch schon meine ID-Karte der Uni abholen - die CAL-1-Karte. Die Eins im Namen kommt daher, dass man mit dieser Karte alles machen kann - sie dient als Bibliotheksausweis, als Nachweis für die kostenlose Shuttlebusse und auch als Eintrittskarte für den Unisport.

Die Sport-Anlage ist sowieso im Vergleich zu den Unianlagen in Deutschland, die ich kenne, allererste Sahne. Es gibt diverse Fitnessgeräte, ein großes Kursangebot und mehrere Schwimmhallen. Und für Studenten kostet das ganze satte $10 im Semester (die zahlen ja aber auch ihre Studiengebühren, muss man bedenken).

Interessant finde ich übrigens die "Occupy-Cal" Proteste. Da geht es den Studenten darum, gegen hohe Studiengebühren und für bessere Studien-Bedingungen zu protestieren. Letzten Herbst ist das wohl ein wenig eskaliert, aber jetzt geht es eher beschaulich zu. Ein paar Zelte stehen an wechselnden Orten am Campus, bevölkert von einer kleinen Zahl von Demonstranten. Im Moment sind sie noch von der Uni-Leitung geduldet, wobei die auch immer wieder daran erinnert, dass das Zelten auf dem Unigelände illegal ist. Ich nehme fast an, dass sich das im Sande verlaufen wird, aber man wird sehen.

Ansonsten ist der Campus sehr schön, mit vielen imposanten Gebäuden und immer wieder mal einem tollen Blick auf die Bucht von San Francisco, Richtung Golden Gate Brücke. Die Labote und Büros der Doktoranden, Postdocs usw. sind dann aber genau wie an Unis in Deutschland, vollgestellte und betriebssame Arbeitsplätze.

Auffällig ist allenfalls noch, wie international die Universität ist. Es sind beispielsweise sehr viele asiatische Gesichter zu sehen. Auf jeden Fall ein sehr spannendes Umfeld!

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