Nov 16 2009

EMP threats in the U.S.

Es ist nicht mehr lang bis zum Jahr 2010. Aus diesem Grund sollte man sich noch vorab schon einmal gewissenhaft überlegen, wer bzw. was nächstes Jahr zu einer ernsthaften Bedrohung werden könnte. Das gilt im Übrigen für Privatpersonen genau so wie für mehr oder weniger große bzw. übermächtige Staaten. Dabei ist in beiden Fällen ein elektromagnetischer Puls so ziemlich das schlimmste was passieren könnte, außer natürlich exterminiert zu werden.

Genau zu diesem Thema habe ich ein interessantes Paper des PhD Studenten Colin R. Miller im Internet gefunden mit dem klingenden Titel “Electromagnetic Pulse Threats to U.S. Expeditionary operations in 2010″ (wie so oft lässt sich U.S. durch us ersetzen). Hier ist der Link dazu. Das Paper ist 34 Seiten stark und glücklicherweise in der “Distributionsstufe A” also “Approved for Public Release; Distribution is Unlimited”. Sonst hätte ich das auch nicht hier auf wakalixes verlinkt.

Im Paper wird zuerst erklärt, wie das künftige Kriegsführungskonzept der USA auszusehen hat und worauf dabei in Bezug auf mögliche Gefahren aufgepasst werden muss. Dann werden prinzipiell unterschiedliche Arten der EMP-Erzeugung erklärt:

  1. Zum eine wäre da die Zündung einer Atombombe in der Ionosphäre (Nuclear High Altitude EMP – HEMP). Eigentlich für ein paar verrückte Schurken schwierig zu realisieren, aber man weiß ja nie. Zerstörungskraft ist enorm. Ganze Staaten könnten damit der modernen Kommunikation und Informationsbeschaffung beraubt werden.
  2. Zweite Möglichkeit besteht im Bau eines großen Mikrowellenofens (High Power Microwaves). Würde ich mal für einen engagierten Hobbyelektroniker und Bastler als bereits machbar herausstellen, zumal viele schon einen Teslatrafo gebaut haben und das Wissen auf gezielte Mikrowellenproduktion anwenden könnten. Auswirkungen sind damit mal eher lokal beschränkt auch wenn so eine Waffe um die Brust geschnallt schon was einiges kaputt machen könnte.
  3. Drittens wäre da die EMP-Erzeugung durch eine kleine handliche Kofferbombe. Man muss zwischen Flux Compression Generator (FCG) und dem Virtual Cathode Oscillator (Vircator) unterscheiden. Ersterer funktioniert folgender Maßen: Eine Kondensatorbatterie wird aufgeladen und durch eine massive Spule entladen. Im richtigen Moment zündet der Sprengstoff und komprimiert die Spule, wodurch das aufgebaute Magnetfeld explosionsartig überhöht wird und ein EMP abgestrahlt wird. Soll anscheinend schon in den 50er Jahren in Amerika und Russland entwickelt worden sein. Der Vircator hingegen hat eine ausgefeiltere Funktionsweise: Ein Elektronenstrahl wird auf eine Folienanode beschleunigt, wo sich eine Raumladung ausbildet, welche mit Mirowellenfrequenz oszilliert. Die Raumladung wird in einem resonanten Oszillator erzeugt und kann damit ein starkes Mikrowellen Feld erzeugen. Dann wird mit Sprengstoff die Form des Oszillators vom Zylinder zu einem Horn verändert, damit die Energie effizient abgestrahlt werden kann.

Nach diesem Abschnitt kann man beim Lesen des Papers fast nicht glauben, dass Hobbybastler nicht schon längst die ganze Welt mit zahlreichen EMPs in Schutt und Asche gelegt haben. Naja, auf jeden Fall werden vom Autor noch drei spezielle Szenerien erarbeitet, die die USA in den nächsten Jahren treffen könnten. Im Endeffekt läuft es immer auf das gleiche hinaus. Es müssen potentielle Terroristen verhindert werden. Nur gut, dass jetzt auch jeder, der einen Lötkolben bedienen kann als solcher eingestuft wird. Ich würde mir also das nächste Mal genau überlegen, ob die Hochspannungskondensatoren im µF Bereich wirklich notwendig sind und man mit dem Kauf das Risiko eingehen möchte, auf einer Überwachungsliste zu landen.

Zum Abschluss noch ein kurzer Auszug aus dem Paper:

At the same time, U.S. leadership, half a world away, would have little information and little time to order a response, and the event would expose America’s Achilles’ heel for the world to see. Crippled U.S. naval forces would have to limp home, while other similarly vulnerable forces hurriedly deploy to relieve them.


Jun 1 2009

Politische Verblödung

Eigentlich bin ich ja nicht sehr politsch unterwegs, aber wenn mir etwas so stark aufstoßt wie die Aktion einer bestimmten österreichsichen Partei in der vergangen Woche, drängt es mich, etwas dazu zu schreiben.

Letzte Woche wurden Jugendliche in ganz Österreich mit einem Comic zur “politischen Bildung” im Briefkasten überrascht. Ich selbst bekam dieses Heftchen nur durch meine 18 jährigen Schwestern zu Gesicht. Mein Kommentar dazu: Die haben sich mit dem Comic ganz klar selbst übertroffen! Nur dieser einen Partei gelingt es, zahlreiche politische Fachausdrücke und Zusammenhänge den Jugendlichen leicht verständlich mit unterschwelligen Botschaften gespickt zu erklären und mit dermaßen sexistischen Abbildungen anzureichern, dass das Heftchen von den Pubertierenden mit entsprechender politischen Gesinnung nur heimlich unter der Decke mit einer Taschenlampe gelesen werden kann.

Eine absolute Frechheit ist auch die Tatsache, dass auf der ersten Seite des Comics und in dem persönlich adressierten Brief explizit darauf hingewiesen wird, dass es sich dabei um keine “Parteiwerbung” oder “EU-Propagandaschrift” handle. Es stellt sich bereits im ersten Bild mit einer Fußnote zur Erklärung “komplizierter” Begriffe heraus, dass genau das Gegenteil zutrifft und massivst Werbung betrieben wird.

Zusammenfassungen und Hintergründe zu dieser Geschichte gibt es vor allem in einem Artikel im Standard und in einem dazugehörigen Kommentar.

Damit sich der interessierte Leser auch hier seine Meinung zu diesem Heftchen bilden kann, habe ich mich sogar überwunden, ein paar Fotos davon zu machen.

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Natürlich ist klar, dass die Partei mit diesem Heftchen die polarisierende Wirkung erzielt und heftige Diskussionen damit ausgelöst hat und dadurch in aller Munde ist. Aus diesem Grund dürfen die anderen Parteien jetzt nicht schlafen und müssen darauf richtig reagieren und zwar auf eine Weise, die die Jugendlichen auch nachvollziehen können. Rechtliche Schritte werden nun bestimmt auch dagegen eingeleitet. Eine derartig hintertückische Manipulation von Jugendlichen darf nicht ungestraft bleiben.

Aus diesem Grund sollte sich jeder genau überlegen, welcher Partei er bei der kommenden Wahl seine Stimme geben will.


Mar 15 2009

Future-Man

Leute in Raumanzügen müssen aus der Zukunft kommen:

future-man

Und man kann es kaum glauben, aber Future-Man hat Recht, wie durch diesen Blog-Eintrag eines Freundes bestätigt.


Mar 4 2009

Unigebäude

Wenn ich ein Universität gründen würde, baute ich sie wahrscheinlich nach dem Vorbild der Southern Methodist University. Viel interessanter und gemütlicher als die neumodernen Glaswürfel mit Innenhof. Und vor allem ist das Gebäude bis aufs kleinste Detail durchdacht.

university-design-2

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Feb 25 2009

Laboratory Design

Einmal kurz in der Uni-Bibliothek gestöbert, stoßt man auf ein Buch über “Laboratory Design” aus dem Jahre 1951. Habe zwar noch nicht richtig reingelesen, aber es scheinen sehr interessante Sachen zur optimalen Einrichtung eines Labors drinnenzustehen.

Zum Beispiel auch dieses Foto:
labortory_design

Man beachte das Verhältnis der Anzahl der Mitarbeiter zur Anzahl an Laborgeräten bzw. wieviele Leute schreiben Daten in ihr Notebook auf. Zu dem Foto gab es folgende Bildunterschrift:
labortory_design2

Die Einrichtung eines Open-Space erinnert stark an einen Hackerspace. Zu diesem Thema werden sich in dem Buch sicher auch einige Ideen finden lassen.

Witzig ist auch das Intro von Roland A. Wank:

There may have been a time when wars were won on the playing fields of Eton, but today survival itself depends on the work of laboratories — either in war or in the normal activities of industry and commerce.


Feb 24 2009

Walking Pace

Folgende Statistik wurde in “The Visual Display of Quantitative Information” von Edward Tufte aus dem Jahr 1983 gefunden. Jemand hat sich tatsächlich die Mühe gemacht, den offensichtlichen Zusammenhang in einem so schönen Diagramm zusammenzufassen. Interessant auch die Auswahl der Städte bzw. Ortschaften.

pace_city_life


Feb 21 2009

Lichtmühle

Angeregt durch die Mail eines Freundes bin ich wieder einmal mit der Physik der Lichmühle und deren diversen Erklärungsversuche konfrontiert worden.

Kaum etwas ist von den Erklärungen sagenumwobener und für viele Leute zum Physik-Philosophieren anregender als die Lichtmühle (nur das Perpetuum Mobile und Schwarze Löcher können das trumpfen). Sollte es tatsächlich noch jemanden geben, der eine Lichtmühle noch nie in Aktion gesehen hat, hier gibt es auch ein Video dazu.

Im Prinzip besteht die Lichtmühle aus meistens vier dünnen Metallfolien, die wie bei einer Windmühle an einer gemeinsamen Achse montiert sind. Das ganze ist dann noch drehbar gelagert und aufgrund des geringen Gewichts der Folien und um Störungen durch leichte Luftzüge zu vermeiden, befindet sich die Mühle in einem leicht evakuierten Glaskolben. Jede Folie ist auf einer Seite reflektierend und auf der anderen Seite mit Ruß oder Farbe geschwärzt. Lässt man nun Sonnenlicht, Licht einer Glühbirne oder Kerze oder sogar einfach nur die Infrarotstrahlung einer Hand auf die Mühle fallen, so beginnen sich die Blättchen in eine bestimmte Richtung zu drehen. Der Drehsinn ist so, als ob die schwarze Seite der Blättchen die Mühle antreibt.

Und genau das ist die Erklärung dafür. Man braucht keine quantenmechanischen Überlegungen um dieses Phänomen zu erklären, einfache Thermodynamik reicht dafür auch schon. Die schwarze Seite erwärmt sich stärker als die reflektierende Seite, jeder, der im Sommer mit einem schwarzen T-Shirt unterwegs ist, kennt das. Dadurch heizen sich die wenigen Moleküle, die im Glaskolben noch vorhanden sind, auf dieser Seite stärker auf, haben eine höhere kinetische Energie als auf der reflektierenden Seite, stoßen gegen das Blättchen und übertragen einen höheren Impuls wegen der höheren Geschwindigkeit. Das Ungleichgewicht der Temperatur bewirkt also das Drehen der Mühle.

Am schlimmsten ist wohl die Erklärung des Effekts durch den Strahlungsdruck. Jedes Photon das von der schwarzen Fläche absorbiert wird überträgt seinen gesamten Impuls darauf. Wird das Photon aber reflektiert, so wird auf das Blättchen der doppelte Impuls übertragen und die Mühle würde sich in die andere Richtung drehen. Diese Theorie versagt also bereits beim Versuch, den Effekt zu erklären.

Ein Experiment, das die thermodynamische Erklärung bestätigt, ist, dass wenn man den Glaskolben noch stärker evakuiert, also ein Ultrahochvakuum erzeugt, dann bewegt sich die Mühle gar nicht mehr, weil zu wenige Moleküle in der Umgebung vorhanden sind, um die Mühle anzutreiben. Der Strahlungsdruck hängt natürlich nicht von der Güte des Vakuums ab, also 2:0 für die Thermodynamik.

Soviel zum Thema Lichtmühle, mit diesem Eintrag erkläre ich das Thema für abgeschlossen und möchte auch keine wirren Kommentare dazu lesen.

Doch um den Eintrag mit einem Zitat von den Simpsons zu beenden: “Lisa, in diesem Haus gehorchen wir den Gesetzen der Thermodynamik!”


Feb 4 2009

Konferenz

Im Zuge einer Konferenz können manchmal schon ein paar interessante Statements oder Versprecher fallen. Doch wie sieht das bei einer Konferenz mit 200 klugen Köpfen aus? Es waren ausschließlich Physiker anzutreffen, theoretische und experimentelle und manche, die sich entweder dazwischen ansiedeln oder nur für das Buffet da sind.
Die ersten drei Fragmente stammen von einem der berühmtesten Professoren:

  • “We want to go to space!”
  • “… big telescopes and this kind of stuff.”
  • “We will not use quantum computers to factorize big numbers, we will use them in our mobile phones.”

Alle weiteren Zitate sind in beliebiger Reihenfolge. Mal sehen, wer die richtigen Sätze den Theoretikern zuordnen kann.

  • “You can go to the lab and test it.”
  • “We used our laser to look at them.”
  • “We took the theorists to look closer.”
  • “… change the thickness of the wavefunction.”
  • “This is new in this field somehow.”
  • “You have this Hamiltonian here and you can write it in this language.”
  • “Good afternoon everybody. I hope … … erm … ja.”
  • “I told the phd-students, ‘Well, do the same please!’”

Ein guter Versprecher ist auch dabei:

  • “This photon (photo) is two years old.”

Jan 22 2009

Karatschai-See

Über die Liste von radioaktiven Unfällen auf wikipedia bin ich auf einen Vorfall aufmerksam geworden, der von der Strahlungsbelastung bei weitem schlimmer war als der Vorfall im Reaktor Tschernobyl.

In Kyschtym, Russland, explodierte im Jahr 1957 ein Tank mit radioaktiven Abfällen. Die Hintergrundgeschichte ist mehr als kurios. Nachdem alle Abfälle des Reaktors Majak von 1949 bis 1951 einfach in den nahe gelegenen Fluss Tetscha geleitet wurden und massenhaft Leute an der Strahlenkrankheit gestorben sind, wurde die Strategie geändert und der radioaktive Müll einfach in den Karatschai-See umgeleitet. Erst zwei Jahre Später 1953 kam man auf die Idee, das strahlende Zeug in riesigen Tanks zu lagern.

Gute Idee, wenn da nicht ein Problem gewesen wäre: Durch die Strahlung heizen sich die Tanks auf und müssen ständig gekühlt werden. Als 1957 die Zuleitungen zu einem Tank undicht geworden sind, trocknete der Inhalt aufgrund der Wärme schnell aus und die entstandenen Nitritsalze explodierten aufgrund eines in einem integrierten Messgerät entstandenen Funkens. Langer Rede kurzer Sinn, die Gegend ist verstrahlt, die Umwelt kaputt und keiner will jemals wieder dorthin. Doch es kommt noch besser.

In den 1960er begann der See auszutrocknen und in einer Trockenperiode im Jahr 1967 wurde der radioaktive Staub trockengelegt. Nun überrascht es keinen mehr, wenn ich sage, dass dieser Staub durch den Wind verweht wurde und 1800km² mit einer der Explosion von Hiroshima ähnlichen Strahlendosis bedeckt wurden. Deshalb wurde der Karatschai-See von 1978 bis 1986 (8 Jahre!) mit Beton gefüllt und vollständig abgedeckt. So weit, so gut, aber es geht noch weiter.

In Zukunft kann nicht ausgeschlossen werden, dass das verseuchte Wasser des Sees durch Grundwasserströme in den Ob gelangen und damit bis zur Arktischen See transportiert werden. Viel Spaß.

Das Beste an dieser Geschichte ist meiner Meinung nach, dass diese Aneinanderreihung unglücklicher Umstände erst 1989 von der russischen Regierung öffentlich bekannt gegeben wurde und heute alle Leute davon immer noch nichts wissen.

Nachzulesen im wikipedia-Artikel zur Anlage Majak und dem Karatschai-See.


Jan 6 2009

Wakalixes – wtf?

Da dies der erste Blog-Eintrag ist, will ich gleich zu Beginn den Titel und vor allem den Untertitel “Wakalixes makes it go!” erklären.

Den Begriff habe ich in der Geschichtensammlung “Surely You Are Joking Mr. Feynman” von Richard P. Feynman gefunden. Es handelt sich dabei um diverse, verblüffende und sehr faszinierende Geschichten aus dem Leben des theoretischen Physikers und Nobelpreisträgers Richard Feynman und ist ein Buch, das jeder, der auch nur einen Funken Verstand besitzt, gelesen haben muss. amazon-link

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