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misst dann die entstehenden Reflektionen. Für den menschlichen Körper, eine versteckte Pistole in der Unterhose oder ein Keramikmesser unter dem Arm fällt das Frequenzspektrum jeweils signifikant verschieden aus. Alternativ hierzu favorisierten Forscher eines Jenaer Instituts für photonische Technologien ein passives System, das nur die Strahlen analysiert, die ohnehin von den Untersuchungsobjekten abgegeben werden. Im Fall des menschlichen Körpers geht es um gerade einmal 10 hoch minus 14 Watt. Um die Detektoren empfindlich genug zu machen, kühlen die Forscher ihre Messtechnik auf Temperaturen knapp über dem absoluten Temperaturnullpunkt ab. Sensoren und Signalverstärker arbeiten supraleitend. Bei dem verwendeten Material handelt es sich um Niob mit einer Sprungtemperatur von minus 263,9 Grad Celsius. Der von dem Institut ersonnene Scanner ermöglicht den passiven Nachweis der Strahlung dergestalt, dass die vom Körper abgegebenen Terrahertzwellen die Sensoren gerade so stark erwärmen, dass sich der Strahlungseinfall noch messen lässt. Die Technik ist etwa eine Millionen Mal sensibler als Infrarotkameras, wie sie zum Beispiel in Nachtsichtgeräten zum Einsatz kommen. Bereits zum Zeitpunkt des Aufkommens der Terrahertz-Sensorik prognostizierten Wirtschaftsfachleute einen Boom für Körperscanner. So wurde das Marktvolumen für sicherheitstechnische Ausrüstungen und Produkte allein in Europa auf fast zehn Milliarden Euro geschätzt, das heißt, Verkäufe von etwa 50.000 neuen Geräten zu Stückpreisen von 100.000 bis 200.000 Euro.

      Auch die Raumfahrt leistete bei der Technologieentwicklung zur Terrahertzstrahlung mit ihren spezifischen Anforderungen Schützenhilfe. Bei der Exploration des Weltraums hatte man Missionen ins Auge gefasst, die auf Betreiben der Europäischen Weltraumorganisation ESA erlauben würden, neue Erkenntnisse für astronomische Fragestellungen zu gewinnen. Dies erlaubt nicht nur den Nachweis spezieller Moleküle in interstellaren Medien, sondern ermöglicht auch die Bestimmung von deren Temperatur und Dichte. Überdies erwies sich die satellitengestützte Bestimmung von Molekülen und deren Höhenverteilung in der Atmosphäre von Planeten als zielführend. Messungen der Erdatmosphäre erlauben insbesondere, Daten zu gewinnen, mit denen ein verbessertes Verständnis des Ozonlochs und der Erderwärmung möglich ist. Die ESA setzte bei der Durchführung der mit dem Namen StarTiger bezeichneten Initiative von Anfang an auf Interdisziplinarität, was sich zum Beispiel in der Zusammensetzung der Projektteams niederschlug. Schon das erste Pilotvorhaben im Jahr 2002 führte zur Entwicklung eines Bildgebungsverfahrens für den Terrahertzbereich sowohl für die astronomische Fernerkundung als auch zur Umweltüberwachung. Aus diesen beiden Aktivitäten entstand die beschriebene Sicherheitstechnik für Flughäfen im Sinne eines erfolgreichen Technologietransfers.

      Magnetschwebebahnen gelangen für einen Routinebetrieb durch die Entdeckung der Hochtemperatursupraleiter in greifbare Nähe, da man sich den Umstand zunutze machen kann, dass ein Supraleiter unterhalb einer bestimmten Temperatur nicht nur den elektrischen Widerstand verliert, sondern auch Magnetfelder aus seinem Inneren verdrängt. Der aus Yttrium-Barium-Kupferoxid bestehende Keramiksupraleiter mit einer Sprungtemperatur von minus 183 Grad Celsius verdrängt Magnetfelder aus seinem Inneren, sodass er auf dem Magneten schweben kann. Bei dem verwendeten Typ wird jedoch nicht das ganze Material supraleitend, sondern es bilden sich „Flussschläuche“, das heißt normalleitende Bereiche, in denen Magnetfelder gefangen werden. Diese Schläuche können sich allerdings kaum bewegen. Der Supraleiter „merkt“ sich das beim Einfrieren vorhandene Feld und versucht immer wieder, dorthin zurückzukehren. Damit der Zug sich zwar fortbewegen kann, aber nicht aus der Bahn fliegt, wenn er in die Kurve fährt, ist das Magnetfeld in Fahrtrichtung gleichbleibend, aber in Querrichtung schnell wechselnd. Somit kann sich der Supraleiter nach vorne bewegen, da er keine Änderung des Feldes „sieht“, aber er kann sich nur unter großer Kraftanstrengung zur Seite bewegen.

      Deutschland war auf dem Gebiet der Magnetschwebahn Wegbereiter. Mit einer Langstreckenverbindung zwischen Berlin und Hamburg wurde nach der Wiedervereinigung die unter dem Namen Transrapid bekannt gewordene reibungsfreie Zugtechnik in den Probebetrieb genommen. Mit dem Transrapid konnten Geschwindigkeiten von 450 Kilometern pro Stunde erzielt werden, also die Hälfte der Reisegeschwindigkeit von Reisejets. Die maximal erreichbare systembedingte Höchstgeschwindigkeit des Transrapid beträgt 550 Kilometer pro Stunde. Im Jahr 2003 unterzeichneten der damalige Bundeskanzler Gerhard Schröder und der chinesische Premierminister ein Abkommen über eine 30 Kilometer lange Teststrecke zwischen dem Flughafen und Shanghai. Es wurde von deutscher Seite angestrebt, die 1.300 Kilometer lange Strecke zwischen Shanghai und Peking mit der Schwebebahntechnik eines Industriekonsortiums zweier großer deutscher Technologiekonzerne zu realisieren. Trotz aller nachgewiesenen Machbarkeitsvorteile entschied sich die chinesische Seite jedoch aus politischen Gründen für eine eigene Schnellzugverbindung.

      Auch andernorts entschied man sich grundsätzlich gegen die Fortführung der Umsetzung des Magnetschwebebahnkonzeptes, da die rasante technische Entwicklung schienengebundener Hochgeschwindigkeitszüge wie zum Beispiel der deutsche ICE oder der französische TGV mit der Erreichung von Geschwindigkeiten im Bereich 300 bis 330 Kilometer pro Stunde ermöglichte. Noch höhere Geschwindigkeiten vergleichbar mit denen des Transrapid wurden in Tests für den TGV bereits demonstriert.

      Supraleitende Motoren und Generatoren sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken, obgleich meistens von der Öffentlichkeit nicht als solche wahrnehmbar. 20 Jahre nach der Entdeckung der Hochtemperatursupraleiter wurde im Frühjahr 2006 der weltweit erste Generator auf HTS-Basis für den Antrieb von Schiffen präsentiert. Er ist leichter, kleiner und leistungsfähiger als konventionelle Aggregate und sehr flexibel in unterschiedlichen Schiffstypen und sogar auf Bohrinseln einsetzbar. Bislang erzeugen riesige Dieselmotoren und Generatoren elektrische Energie für Schiffe. Künftig könnten wesentlich kleinere Gasturbinen und HTS-Generatoren Strom für Antrieb und elektrische Versorgung liefern. Das, was ein Forscherteam der Siemens AG vorantrieb, war die Vorstellung, nach wenigen Jahren Entwicklertätigkeit tief unten in den stampfenden und rollenden Schiffsrümpfen Strom für den Antrieb und die Bordelektronik zu erzeugen. Schon bald surrte der erste schnelllaufende HTS-Generator von der Größe eines Kleinwagens mit 3.600 Umdrehungen pro Minute. Erste Generatorsysteme hatten Leistungen von mehreren Megavoltampere, womit sich Tausende von Einfamilienhäusern energetisch versorgen ließen, und sie sind deutlich kleiner als herkömmliche Generatoren. Wie üblich dreht sich im HTS-Aggregat ein Rotor in einem zylindrischen Gehäuse, dem Ständer. Wird der Rotor durch eine Antriebswelle in Drehung versetzt, erzeugt sein Magnetfeld in den Spulen des Ständers eine elektrische Spannung. Diese Energie wird abgeleitet und genutzt. Als Wicklungen des Rotors werden Drähte aus HTS-Keramik verwendet. Das HTS-Material kann im tiefgekühlten Zustand deutlich mehr Strom aufnehmen. Als Ergebnis konnten Gewicht und Volumen eines 4-Megavoltampere-Generators auf 70 Prozent der Werte gewöhnlicher Maschinen reduziert werden. Zugleich wurden die Energieverluste halbiert und der Wirkungsgrad verbessert. Der erzielte Vorteil kann in diesem Leistungsbereich bei den erreichten Größenverhältnissen als geradezu revolutionär bezeichnet werden. Bei konventionellen Maschinen könnte der Wirkungsgrad nur mit höherem Materialeinsatz und überproportionaler Vergrößerung von Masse und Volumen verbessert werden. Die HTS-Generatoren können vor allem auf „vollelektrischen“ Schiffen (VES) eingesetzt werden. Die Schiffsschrauben der VES werden nicht direkt durch große Dieselmotoren angetrieben. Stattdessen versetzt eine Gasturbine einen Generator in Rotation. Der so erzeugte Strom gelangt dann zu mehreren kleineren Elektromotoren für die Schiffsschrauben, sodass der VES-Antrieb Platz einspart. Statt riesiger Dieselmotoren lassen sich etliche kleine Erzeugungseinheiten im Schiffsbauch besser unterbringen. Jachten können dadurch schlanker designet werden, was den energiefressenden Wasserwiderstand deutlich verringert.

      Bislang gibt es erst wenige vollelektrische Schiffe. Doch der alternative Antrieb liegt im Trend, insbesondere bei Kreuzfahrtschiffen, wo inzwischen fast jeder Neubau mit VES-Maschinen ausgestattet wird. Denn der elektrische Antrieb bietet noch weitere Vorteile. Er ist viel ruhiger als der tuckernde Diesel und die Energie dient zusätzlich der Hotellerie an Bord. Ein Drittel des Stroms wird für Küche, Beleuchtung und Passagierkomfort verbraucht. Ein weiterer Grund für die Popularität der VES ist darin begründet, dass sich Kreuzfahrtschiffe oder Privatjachten eher gemächlich bewegen, viele Häfen anfahren und gelegentlich Zwischensprints einlegen. Da sich an Bord großer VES pro Schiffsschraube etwa drei kleine Elektromotoren befinden, kann je nach Bedarf die optimale Zahl an Turbinen und Generatoren zugeschaltet werden. Das ist effizienter als der Dieselantrieb im gedrosselten Betrieb.

      Seit

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