Erde 3.0
Ein Sonnenschirm für den Blauen Planeten
Für den Fall, dass es mittelfristig nicht gelingt, die globale Erwärmung in den Griff zu bekommen, erörtern Klimaexperten einen Plan B: Eine Abschirmung der Sonneneinstrahlung würde Zeit verschaffen.
Bereits 1965 – der als Mahner vor der Klimakatastrophe bekannt gewordene amerikanische Politiker und Friedensnobelpreisträger Al Gore wurde damals gerade ins College aufgenommen – warnte ein Ausschuss renommierter Umweltwissenschaftler den US-Präsidenten Lyndon B. Johnson, der Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) durch die Verbrennung fossiler Kraftstoffe könne "deutliche Änderungen des Klimas" verursachen, die "verheerend wären". Statt auf eine Reduzierung der Emissionen zu drängen, schlug das Gremium vor, über 13 Millionen Quadratkilometer Ozeanfläche "sehr kleine Partikel zu verteilen", die ein Prozent des einfallenden Sonnenlichts ins All reflektieren sollten. "Eine verrückte Idee, die nicht einmal funktioniert hätte", amüsiert sich der Physiker David W. Keith von der University of Calgary in Alberta.
In den folgenden Jahren wurden derlei Vorschläge überwiegend als törichte bis unmoralische Versuche gewertet, eine Auseinandersetzung mit dem Grundproblem der Treibhausgasemissionen zu vermeiden. Doch inzwischen wird das Geoengineering immerhin


Robert Kunzig ist freier Wissenschaftsjournalist
und hat sich auf
Meereswissenschaften und das
Weltklima spezialisiert. Er lebt in
Birmingham (US-Bundesstaat
Alabama) und in Dijon (Frankreich).
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1. Die endliche Ressource Sauerstoff
28.06.2009, Holger Simon, St. JohannEs geht um mehr, nicht nur um CO2 und Klimaerwärmung, sondern auch um die endliche Ressource Sauerstoff. Wenn temperaturreduzierende Strategien überhaut notwendig sind, sind sie zuallererst unter dem Aspekt zur Erhaltung der Photosynthese zu sehen. Mit Spiegeln und SO2 gelingt dies wohl eher nicht.
Es herrscht der Eindruck, wenn der Temperaturanstieg gelöst wäre, wenn das CO2 in der Tiefe verstaut wäre, dürfte man beruhigt durchatmen.
Ich denke aber, dass eine Reduzierung des freien Sauerstoffs – die ja stattfindet – das eigentliche und lebensbedrohende Problem ist. Und ich fordere, dass der Emissionshandel mit CO2 in einen O2- Erhaltungshandel überführt wird, denn der freie Sauerstoff ist über CO2 und Klimaerwärmung hinaus, das eigentliche Maß für das Leben Heute und in Zukunft.
Und mit dieser Erkenntnis dürften andere Fragen zur Nachhaltigkeit gestellt werden.
2. Mondstaub als Schattenspender für die Erde
01.07.2009, Hans-Georg Baum, UlmHat schon jemand die Option durchgespielt aus dem Mond gezielt Staub abzusprengen um damit eine Art schattenspendenden Ring für die Erde zu generieren ?
Ähnlich dem E-Ring des Saturns, der durch die Dampf- und Eisfontänen des Saturnmonds Enceladus gebildet wurde (siehe Spektrum der Wissenschaft 6/2009, S. 24 ff)?
Trotz aller technischen Bedenken hinsichtlich der Ausführbarkeit - insbesondere der schlechten Steuerbarkeit - hat mich der Gedanke auch so fasziniert, dass ich das Bild des leuchtenden Rings um den Blauen Planeten einmal dargestellt habe:
3. Methan energetisch verwenden
14.07.2009, Christoph Hiller, Tuttlingen4. Schlechter Scherz
01.08.2009, Bertold Hajen, BoppardMit keinem Wort wird in Ihrem Artikel das Problem erwähnt, was denn mit dem bei der Elektrolyse entstehenden Chlor geschehen soll. Schließlich entsteht bei dem geschilderten Elektrolyseprozess pro Mol gebundenes Co2 (=44 g) 1 Mol Chlorgas Cl2 (=71 g). Es einfach in die Umwelt zu entlassen, geht nicht, schließlich war es im ersten Weltkrieg ein gefürchtetes Kampfgas. Aber auch die naheliegende Idee, es der chemischen Industrie zuzuführen, ist nur unzureichend machbar. Zwar liegt die Weltproduktion von freiem Chlor bei beachtlichen 30 ×10 6 t/a (dtv-Atlas von 1994), doch die korrespondierende Co2-Menge 44/71 ×30 ×106 t/a = 19 ×106 ist nur ein kleiner Teil des jährlich zu entsorgenden Kohlendioxyds.
Ich staune, dass es den Autoren von der weltberühmten Harvard University gelungen ist, mit diesem Quatsch an die Öffentlichkeit zu treten. Als langjähriger Leser des „Spektrum“ bin ich aber etwas bestürzt, dass dessen Redakteure diesen Artikel offenbar kritiklos übernommen haben.
5. Abschätzung der Realisierbarkeit - Antwort auf Herrn Baum
03.08.2009, Karl Bednarik, WienIn der Mitte der Vorderseite des Mondes wird ein auf dem Äquator aufliegendes Gauss-Katapult gebaut, das gegen die Umlaufrichtung des Mondes feuern kann und von Solarzellen versorgt wird. Dadurch kann ein Staubring innerhalb der Mondbahn erzeugt, Baumaterial für eine L5-Station transportiert und sogar Material zur Erde geschickt werden.
Berechnung der Länge des Gauss-Katapults: Für Personentransport mit 10 m/s² Beschleunigung und 238 s Beschleunigungsdauer (v=a*t), also rund 4 Minuten, beträgt die Länge 283 km (s=(a/2)*t²). Diese Beschleunigung schafft sogar der Transrapid. Mit mehr Beschleunigung verkürzt sich diese Länge.
Die Staubkapseln müssen im Perigäum ein wenig abgebremst werden, denn sonst liegt ihr Apogäum wieder auf der Mondbahn. Ein Staubtorus würde seinen Schattten gleichmäßiger auf die Erde verteilen als ein Staubring. Dazu genügt eine geringe Geschwindigkeitskomponente parallel zur Erdachse. Ein einfaches Bild dazu: http://members.chello.at/karl.bednarik/STAUBTOR.PNG
Berechnung des Leistungsbedarfs: 2.380 m/s Fluchtgeschwindigkeit vom Mond, 2.832.200 J/kg Fluchtenergie vom Mond (m*v²/2), 1.370 W/m² Solarkonstante, im Mittel aber nur 436 W/m² durch die Rotation des Mondes relativ zur Sonne (d/Pi), 436.084.544 W/km² geteilt durch 2.832.200 J/kg ergeben bei 100 % Wirkungsgrad 154 kg/s abgechossenes Material, bei einem realistschen Gesamtwirkungsgrad von Solarzellen und Gauss-Katapult von 10 % und bei geforderten 1.540 kg/s benötigt man daher 100 km² Solarzellen, also z. B. 10 km * 10 km.
Berechnung einer Folienscheibe: 6.378 km äquatorialer Erdradius, 127.802.895 km² Querschnittsfläche der Erde. Für eine vollständige Abschirmung der Sonnenstrahlung benötigt man eine Schichtdicke von rund 1000 nm, eine soche Schicht hat bei 1 km² Fläche 1 m³ Volumen. Man benötigt also 127.802.895 m³ Material, das sind rund 0,128 km³.
Einerseits benötigt man keine vollständige Abschirmung, andererseits ist der Staubring viel größer als die Querschnittsfläche der Erde. Wenn man eine Folie von 1000 nm Dicke in Staubpartikel von 1000 nm Größe zerlegt, dann kommen 36,8 % (1/e) des Lichtes durch.
Berechnung des Zeitverbrauchs: 127.802.895 m³ Material mit einer Dichte von 1 g/cm³ wären 127.802.895.000 kg Masse, unser 100 km² Solarzellen-Gauss-Katapult schafft 1.540 kg/s. Man benötigt also 82.988.893 s = 961 Tage = 2,63 Jahre.
Die Dichte von Silikaten liegt bei etwa 3 g/cm³, und man benötigt Kapseln aus meteoritischem Eisen mit einer Dichte von 7,9 g/cm³, was die Betriebszeit auf etwa 10 Jahre erhöhen wird. Das Rohmaterial liegt auf der Mondoberfläche, das meteoritische Eisen kann man mit Magneten leicht aus dem Mondstaub holen und im Sonnenofen schmelzen.
Abschätzung der Lebensdauer: Wenn die Dicke einer Folie 769 nm und die Dichte dieser Folie 1 g/cm³ wäre, dann wäre der Strahlungsdruck der Sonne (bei Absorption) und die Gravitation der Sonne völlig gleich, ganz unabhängig davon, wie weit man von der Sonne entfernt ist (beides 1/r²). Das gleiche gilt natürlich auch für Staubpartikel. Der Staubring wird durch den Lichtdruck des Sonnenlichtes langsam ausgedünnt, so dass er sich selbst entsorgt, wenn man ihn nicht ständig ergänzt.
Karl Bednarik, Wien
6. Raubbau wieder aufforsten
16.08.2009, Dr.-Ing. Dieter Frey, Buchholz-SprötzeDie Raketen kann und will keiner bezahlen. Hier wird die Erderwärmung vor einen anderen Karren gespannt (elektromagnetische Kanone und Ionentriebwerke). Die Schiffe sind eher im Rahmen des Möglichen.
Doch was würde passieren, wenn einfach nur das aufgeforstet werden würde, was im Raubbau der letzten Jahrhunderte abgeholzt wurde? Das geht ganz sicher nicht so einfach, ist aber mit Sicherheit sehr effektiv und immer noch die preiswerteste Lösung. Es wird sicherlich Technik notwendig sein, um Bäumen in heutigen Dürregebieten eine Starthilfe zu geben, aber es wird mit nachhaltigen Techniken für vergleichweise wenig Geld zu haben sein.
Die Menschen müssen - wieder - lernen, dass es die Pflanzen sind, die unsere Umwelt geschaffen haben und erhalten können.