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Genau heute vor 50 Jahren unerzeichnete US-Präsident Dwight Eisenhower den National Aeronautics and Space Act und legte so den Grundstein für die National Aeronautics and Space Administration, die unter der Abkürzung NASA weltweite Bekannheit erlangt hat. Bis dahin oblag die Verantwortung über die Weltraumforschung einzig und allein der US Army, der Act war durch den erlittenen Sputnik-Schock auch eine Reaktion auf die ungeeignete militärische Infrastruktur, um den Kampf um die Eroberung des Weltraums zu gewinnen.

Das erste der im dem Dokument genannten Ziele war “die Erweiterung menschlichen Wissens über die Erde und die Phänomene der Atmosphäre und des Weltraums” (“the expansion of human knowledge of the Earth and of phenomena in the atmosphere and space”).

Passend zum 50-Jahr-Jubiläum der NASA, deren Webseiten zu diesem Anlass schon ein Face-Lifting erhalten haben, blicken wir hier nach einer Idee von Nature News auf symbolträchtige Triumphe, Erfolge und Tragödien zurück.

Projekt Mercury Das erste bemannte Raumprogramm der NASA war das Projekt Mercury, deren Primär-Ziele die Umrundung der Erde in einem bemannten Raumschiff, die Untersuchung menschlicher Physiologie im Weltraum sowie die sichere Rückkehr für Schiff und Besatzung darstellten. Zwischen 1961 und 1963 unternahm das Astronauten-Team des Mercury-Projektes 6 bemannte Flüge.		Apollo erreicht den Mond Im Laufe der 1960er-Jahre erzielten die Apollo-Missionen massive Fortschritte, 1969 landete der Mensch mit Apollo 11 erstmals auf dem Mond. Den letzten Mondspaziergang unternahmen Astronaut Eugene Cernan und Geologe Harrison Schmitt 1972.
Viking auf dem Mars Das Viking 1 Landemodul hatte am 19. Juli 1976 Kontakt mit dem Marsboden, ein Orbiter in einer Mars-Umlaufbahn nahm Bilder auf. Kurz nach der Landung übermittelte Viking 1 das erste Mars-Panorama, die Sonde suchte auch nach Leben, erzielte aber keine eindeutigen Ergebnisse. Die aktuelle Phoenix-Mission soll diesbezüglich weitere Aufklärung leisten.		Shuttle beim Wiedereintritt Das Space-Shuttle-Programm der NASA sollte eingentlich die enormen Transport-Kosten senken. Das erste Exemplar, Columbia, startete 1981 und stand mehr als 2 Jahrzehnte im Dienst, bevor es 2003 beim Wiedereintritt am Ende seiner 28. Mission verglühte. Ursache des Unglücks: Beim Start beschädigte ein Teil der Schaumstoffisolierung den Hitzeschild des Shuttles.
Ein tiefer Blick in den Weltraum Das Chandra-Röngten-Observatorium wurde 1999 gestartet und blickt auch heute noch tief in die heißen und turbulenten Zonen des Universums. Das Bild zeigt den Katzenaugennebel NGC 6543 also Komposit-Bild aus Chandra- und Hubble-Daten.		Mission zum Saturn Die aktuell noch aktive Saturn-Mission Cassini-Huygens zählt zu den NASA-Highlights. Nach einer Anreisezeit von 7 Jahren erreichte die Sonde den Saturn, Huygens wurde erfolgreich auf dem Saturn-Mond Titan abgesetzt. Seit nunmehr 4 Jahren studiert die Sonde das Saturnsystem mit seinen Ringen und zahlreichen Monden.
Die Internationale Raumstation Das Shuttle-Programm entstand auch, um eine Forschungsplattform zu unterstützen, die Internationale Raumstation. Der Zusammenbau der Station erfolgt als Joint Venture zwischen der NASA und Raumfahrtorganisationen von Russland, Japan, Kanada und Europa und begann im Jahre 1998. Nachdem das Shuttle-Programm im 2010 auslaufen soll, scheint die Zukunft des ambitionierten Projektes fraglicher denn je.		Hubbles Hochs und Tiefs Das Hubble Space Telescope startete 1990 und markierte seine Karriere mit zahlreichen wissenschaftlichen Highlights und einigen wenigen technischen Tiefpunkten. 1994 bebachtete Hubble den Komet Shoemaker-Levy 9 bei seinem Aufprall auf dem Jupiter. Ebenso gelang es, Sternengeburten und -tode sehen und ein breite Vielzahl von planetaren, stellaren und galaktischen Objekten mit bis dahin unerreichter Auflösung bis zum Rande des Universums zu erkennen. Das Space Shuttle Atlantis wird im Oktober 2008 die letzte Wartungsmission fliegen, bevor das Teleskop schließlich in Pension geschickt wird.
Spirit und Opportunity 2004 landeten mit Spirit und Opportunity 2 kleine Mars-Rover auf gegenüberliegenden Gebieten des Mars und fotografieren, erkunden und studieren seit dem mehr oder weniger problemlos die Mars-Oberfläche. Opportunity schoss bei seinem Abstieg in den Endurance-Krater das obige Dünenbild.		Zurück zum Mond Die NASA hat große Pläne für die Zukunft. Die Ares-Rekete soll den Menschen zurück zum Mond bringen und möglicherweise von dort zum Mars. Der Start ist für 2018 vorgesehen.

Wie jüngst auf dem Google.org-Blog zu lesen war, investiert Google über seinen gemeinnützigen Zweig Google.org in die US-Unternehmen Aptera und ActaCell. Der Hintergrund der Aktion ist in der RechargeIT-Initiative zu suchen, mit welcher Google die Verbreitung von Elektroautos fördern und damit die CO₂-Emission reduzieren will.

Die im kalifornischen Carlsberg beheimatete Firma Aptera will ein hocheffizientes Auto mit Elektro- und Hybrid-Antrieb bauen, ActaCell hingegen versucht eine spezielle Lithium-Ionen-Batterie zu vermarkten, die ursprünglich an der Unversität von Austin/Texas entwickelt wurde.

Menschliche Anstrengungen zur Nutzung der Energie aus den Ozean-Winden könnten mit den globalen Satellitenkarten der NASA bald ein neues Werkzeug in die Hand kriegen. Die Daten einen fast kompletten Jahrzehnts des NASA-Satelliten QuikSCAT sind nun zu Karten verarbeitet worden, welche jene Ozean-Gebiete zeigen, die für Windanlagen genutzt werden könnten. Neben zahlreichen Nutzungsmöglichkeiten in der Wissenschaft können die wertvollen Daten des NASA-Wind-Projektes für Offshore-Windanlagen verwendet werden.

Obwohl Windenergie mit einer Ausbeute von 500 W/m² bis 800 W/m² unter den durchschnittlichen 1000 W/m² von Solarkraft liegt, ist der Wirkungsgrad der Umwandlung in elektrische Energie für Windkraft deutlich größer.

Die folgende Bücherliste gibt Hinweise auf interessante und empfehlenswerte Titel aus dem Umfeld der Windkraft:

Mit der physikalischen Verkehrsforschung der 90er-Jahre wurde der Begriffs des “Staus aus dem Nichts” populär (B.S. Kerner und P. Konhäuser, Phys. Rev. E 48, R2335 (1993)), seine Urspünge gehen aber noch weiter zurück (J. Treiterer und J. A. Myers, in: D. Buckley (Hrsg.), Proc. 6th Intl. Symp. on Transportation and Traffic Theory, Reed, London (1974), S. 13). Kleine Störungen ergeben rasch ausgewachsene Staus, die gegen die Fahrtrichtung propagieren.

Das zugrundeliegende physikalische Phänomen der linearen Instabilität führt zum Anwachsen fast beliebig kleiner Störungen, aber ganz so einfach war es dann doch nicht: erst durch Einführung verschiedener Verkehrszustände und eines Phasendiagrammes können bis heute die besten Voraussagen gemacht werden (M. Schönhof und D. Helbing, Transportation Science 41, 135 (2007)).

Es gibt aber durchaus auch Zweifler, die eine generelle Instabilität des Verkehrsflusses in Frage stellen und auf stets vorhandene explizite Ursachen verweisen.

Die sogenannte “Drei-Zutaten-Theorie” nennt 3 Hauptursachen für die Entstehung von Verkehrsstaus:

• Hohes Vekehrsaufkommen
• Räumliche Inhomogenitäten des Streckenverlaufes wie Zufahrten, Spurverengung oder Steigung
• Temporäre Störung im Verkehrsfluss wie etwa Spurwechsel oder Fahrzeuganhäufungen

Generell lassen sich aber theoretische Vorhersagen aus empirischen Daten oftmals schwer erkennen, da einfach zu viele Einflussfaktoren mitmischen. Yuki Sugiyama et al. (Y. Sugiyama et al., New Journal of Physics 10, 033001 (2008)) führte nun erstmals ein Experiment durch, um mögliche Einflussfaktoren unter Kontrolle zu halten. Auf einer Kreisstrecke mit einer Länge von 230 m fuhren eine variierende Zahl von Fahrzeugen, welche alle mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h und einem sicheren Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug unterwegs sein sollten.

Zunächst floss der Verkehr reibungslos, allerdings gelang es nicht allen Fahrern, die Nebenbedingungen zu erfüllen: Nach einiger Zeit tauchten Schwankungen auf, nachkommende Fahrzeuge mussten bremsen, um den Sicherheitsabstand einzuhalten. Die daraufhin folgende Beschleunigung sollte dazu gedacht sein, den sich ausgebildeten Auto-Clustern zu entkommen. Als Folge ergab sich eine Stop-And-Go-Welle, die sich mit 20 km/h gegen die Fahrrichtung ausbreitete und deren Ursache ohne störende externe Einflüsse zu Stande kam.

Der von Modellen vorausgesagte “Stau aus dem Nichts” exisitiert also tatsächlich, Verkehrsassistenzsysteme machen demnach durchaus Sinn.