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Abfallwirtschaft
(2009)
Optimierung des potentiellen Sauerstoffeintrags auf Treppenschussrinnen mit gemäßigter Neigung
(2009)
Within ESA's Cosmic Vision 2015-2025 plan, a mission to explore the Saturnian System, with special emphasis on its two moons Titan and Enceladus, was selected for study, termed TANDEM (Titan and Enceladus Mission). In this paper, we describe an optimized mission design for a TANDEM-derived solar electric propulsion (SEP) mission. We have chosen the SEP mission scenario for the interplanetary transfer of the TANDEM spacecraft because all feasible gravity assist sequences for a chemical transfer between 2015 and 2025 result in long flight times of about nine years. Our SEP system is based on the German RIT ion engine. For our optimized mission design, we have extensively explored the SEP parameter space (specific impulse, thrust level, power level) and have calculated an optimal interplanetary trajectory for each setting. In contrast to the original TANDEM mission concept, which intends to use two launch vehicles and an all-chemical transfer, our SEP mission design requires only a single Ariane 5 ECA launch for the same payload mass. Without gravity assist, it yields a faster and more flexible transfer with a fight time of less than seven years, and an increased payload ratio. Our mission design proves thereby the capability of SEP even for missions into the outer solar system.
The so-called "compound solar sail", also known as "Solar Photon Thruster" (SPT), holds the potential of providing significant performance advantages over the flat solar sail. Previous SPT design concepts, however, do not consider shadowing effects and multiple reflections of highly concentrated solar radiation that would inevitably destroy the gossamer sail film. In this paper, we propose a novel advanced SPT (ASPT) design concept that does not suffer from these oversimplifications. We present the equations that describe the thrust force acting on such a sail system and compare its performance with respect to the conventional flat solar sail.
In this part of the MEGADESIGN project, aeroelastic effects are introduced into the aerodynamic analysis of aircrafts by coupling DLR’s flow solvers TAU and FLOWer to a Timoshenko-beam solver. The emerging aeroelastic solvers and a method for the automatic identification of Timoshenko-beam models for wing-box structures were integrated into a simulation environment enabling the combined optimisation of aerodynamic wing shape and structure.
One of interesting but not well known water properties is related to appearance of highly ordered structures in response to strong electrical field. In 1893 Sir William Armstrong placed a cotton thread between two wine glasses filled with chemically pure water. When high DC voltage was applied between the glasses, a connection consisting of water formed, producing a "water bridge"
Magnetisierbare Partikel als Träger von Katalysatoren können durch Anlegen eines magnetisches Feldes einfach und schnell abgetrennt werden. Die Wiedergewinnung von wertvollen Enzymen unter geringem Energie- und Materialeinsatz der magnetischen Abtrennung eröffnet einen Wettbewerbsvorteil für Produktionsprozesse. Die Abtrennung von magnetisierbaren Partikeln vom Überstand wird üblicherweise entweder durch Anlegen eines äußeren Magnetfelds und der resultierenden Ablagerung der Partikel an den Reaktorwänden oder durch Hochgradientenmagnetseparation (HGMS)durchgeführt. Beide Verfahren resultieren meist in der Bildung eines Filterkuchens aus Magnetpartikeln und den Feststoffen des Reaktionsmediums. Das magnetische horizontale Wirbelbett ermöglicht simultan eine kontinuierliche Reaktionsführung und die Rückhaltung der Partikel im Durchfluss. Die Partikelsuspension fließt durch einen Rohrreaktor, der in einem Magnetfeld mit wechselnden Feldgradienten eingebracht ist. Die Änderung des Magnetfeldgradienten erfolgt entgegen der Strömungsrichtung der Reaktionslösung. Durch alternierende Feldmaxima an den beiden Seiten des Reaktors werden die magnetisierbaren Partikel zu dessen Wänden gezogen. Bei Umkehrung des Feldes wandern die Partikel an die gegenüberliegende Reaktorwand. Durch Wahl einer geeigneten Wechselfrequenz kann eine kontinuierliche Durchmischung und Rückhaltung der Mikropartikel im durchströmten Rohr erreicht werden. Somit können Immobilisierungsreaktionen und Biotransformationen mit den Partikelsystemen im Durchfluss durchgeführt werden.
Bei der Stärkeproduktion entstehendes Kartoffelfruchtwasser besitzt mit 2 – 3 % einen hohen Anteil an ernährungsphysiologisch interessanten Proteinen. Die industrielle Gewinnung dieser Proteinfracht liefert jedoch lediglich ein minderwertiges, denaturiertes Produkt. Mit Hilfe der Membranadsorber-Technologie lassen sich aus Kartoffelfruchtwasser unter milden Reaktionsbedingungen native bioaktive Proteinfraktionen gewinnen. Geeignete Trennbedingungen wurden im Labormaßstab entwickelt und in den Technikumsmaßstab übertragen. An Anionenaustauscher-Membranadsorbern mit einer Membranfläche von 10 000 cm2 wurde eine Patatinhaltige Fraktion (44 kDa) mit Bindungskapazitäten von 0,37 mg/cm2 isoliert. Eine niedermolekulare Proteinfraktion mit Protease-Inhibitoren konnte durch Kationenaustauscher-Membranadsorber mit Bindungskapazitäten von 1,00 mg/cm2 gewonnen werden. Sie ist für verschiedenste Applikationen in der pharmazeutischen, kosmetischen und der Nahrungsmittelindustrie interessant z. B. für Appetitzügler oder muskelaufbauende Proteinpräparate. Der Aufreinigung der nativen Proteinfraktionen durch Ultra-/Diafiltration schließt sich die Konfektionierung durch Sprühtrocknung an. Die bioanalytische Charakterisierung der Produkte belegt die Reinheit und die enzymatische Aktivität sowie die Abreicherung von Störkomponenten wie Glykoalkaloide und Polyphenoloxidasen.
The recently proposed NASA and ESA missions to Saturn and Jupiter pose difficult tasks to mission designers because chemical propulsion scenarios are not capable of transferring heavy spacecraft into the outer solar system without the use of gravity assists. Thus our developed mission scenario based on the joint NASA/ESA Titan Saturn System Mission baselines solar electric propulsion to improve mission flexibility and transfer time. For the calculation of near-globally optimal low-thrust trajectories, we have used a method called Evolutionary Neurocontrol, which is implemented in the low-thrust trajectory optimization software InTrance. The studied solar electric propulsion scenario covers trajectory optimization of the interplanetary transfer including variations of the spacecraft's thrust level, the thrust unit's specific impulse and the solar power generator power level. Additionally developed software extensions enabled trajectory optimization with launcher-provided hyperbolic excess energy, a complex solar power generator model and a variable specific impulse ion engine model. For the investigated mission scenario, Evolutionary Neurocontrol yields good optimization results, which also hold valid for the more elaborate spacecraft models. Compared to Cassini/Huygens, the best found solutions have faster transfer times and a higher mission flexibility in general.
In Anbetracht des zu erwartenden Rückgangs der Verfügbarkeit fossiler Rohstoffe müssen nicht nur für den Energiesektor, sondern auch für die Herstellung industrieller Produkte alternative Rohstoffe gefunden werden. Ein Beispiel für einen nicht in Nahrungsmittelkonkurrenz stehenden nachwachsenden Rohstoff ist grüne Biomasse wie Gras und Klee. Diese lassen sich in Deutschland auf großen Flächen anbauen und enthalten eine Vielzahl potenzieller Substrate für Fermentationen.
An immunochromatographic lateral flow dipstick assay for the fast detection of microcystin-LR was developed. Colloid gold particles with diameters of 40 nm were used as red-colored antibody labels for the visual detection of the antigen. The new dipstick sensor is capable of detecting down to 5 µg·l−1 (ppb; total inversion of the color signal) or 1 ppb (observation of color grading) of microcystin-LR. The course of the labeling reaction was observed via spectrometric wave shifts caused by the change of particle size during the binding of antibodies. Different stabilizing reagents showed that especially bovine serum albumin (BSA) and casein increase the assays sensitivity and the conjugate stability. Performance of the dipsticks was quantified by pattern processing of capture zone CCD images. Storage stability of dipsticks and conjugate suspensions over 115 days under different conditions were monitored. The ready-to-use dipsticks were successfully tested with microcystin-LR-spiked samples of outdoor drinking- and salt water and applied to the tissue of microcystin-fed mussels.
Fundamentals and ignition of a microplasma at 2.45 GHZ / Holtrup, Stephan ; Heuermann, Holger
(2009)
Zahlreiche Einflussfaktoren haben in den vergangenen Jahren das Gesicht der Elektrizitätsmärkte stark verändert. Hierzu zählen vor allem die Einführung der ökonomischen Gesetze des Wettbewerbsmarktes durch die Liberalisierung sowie die nun kostenpflichtige Berücksichtigung des bei der Stromerzeugung hervorgerufenen CO2-Ausstoßes durch die Einführung des europäischen Emissionshandelssystems (EUTS). Die Folgen dieses Veränderungsprozesses lassen sich auf Grund der langen Investitionszyklen im Kraftwerksbau bisher nur unvollständig überblicken. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Versorgungssicherheit als Teil des energiewirtschaftlichen Zieldreiecks des § 1 EnWG von großer Bedeutung. Dazu zählt insbesondere, ob die Versorgungssicherheit in Deutschland bei gegenwärtigem Marktdesign auch dauerhaft gewährleistet sein wird. Es stellt sich heraus, dass es im Bereich der Spitzenlastkraftwerke zu Investitionen in gesamtwirtschaftlich zu geringen Umfang kommen kann. Dieses Investitionsdilemma beruht auf einem externen Effekt, der durch die aktuelle Ausgestaltung des deutschen Schadenersatzrechtes entsteht. Hierdurch ist die sichere Stromversorgung in Zeiten hoher Last potenziell gefährdet. Um die Wirkungen des Investitionsdilemmas abzumildern oder ganz zu beseitigen sind verschiedene Investitionsanreize durch entsprechende Ausgestaltung des EUTS denkbar. Diese werden im Einzelnen analysiert.
Nach der Bundestagswahl am 27. September 2009 steht der Atomausstieg in Deutschland wieder ganz oben auf der politischen Agenda. Eine aktuelle Bestandsaufnahme aller ma\geblichen Argumente erscheint somit zwingend notwendig. Dabei sollte der Blickwinkel nicht national beschränkt bleiben, sondern vor allem der Einfluss der europäischen Dimension dieser Thematik miteinbezogen werden. Auf europäischer Ebene zeigt sich eine Position zu Gunsten der Kernenergie. Unter den 27 EU-Staaten findet gerade eine Renaissance der Atomkraft statt. Die drei europäischen Organe befürworten den umfangreichen Einsatz der Kernenergie als langfristigen Bestandteil des Energieträgermix. Deutschland gehört mit seinem Beschluss zum Atomausstieg einer Minderheit an. Als Teil eines immer stärker zusammen wachsenden und letztendlich vollständig integrierten europäischen Strommarktes wird Deutschland langfristig stets mit Atomstrom versorgt werden. Dies gilt losgelöst von dem Einsatz von Kernkraftwerken im Inland. Eine Abschaltung der Anlagen führt damit nicht zur Zielerreichung der Atomkraftgegner, sondern lediglich zu zusätzlichen energietechnischen Herausforderungen bei der Sicherstellung der deutschen Stromversorgung. Der deutsche Atomausstieg sollte aus diesem Grund von der neuen Bundesregierung zurück genommen werden.
Dieser Artikel befasst sich mit dem Investitionsdilemma in der Stromerzeugung, welches in unzureichend ausgestalteten liberalisierten Strommärkten zu einem gesamtwirtschaftlich unerwünscht geringen Niveau an Versorgungssicherheit führt. Die originären Ursachen im deutschen Strommarkt liegen in einer eingeschränkten Schadenersatzpflicht der Lieferanten im Falle eines kapazitätsbedingten Stromausfalls und in der zeitlichen Differenz zwischen letzter Handelsmöglichkeit und Lieferung. Letzteres verhindert ein jederzeitiges individuelles Glattstellen von unerwartet auftretenden Ein- bzw. Ausspeiseänderungen. Des Weiteren führen Faktoren wie die fehlende Partizipation der Endverbraucher am Großhandelsmarkt, die nur undifferenziert mögliche Abschaltung von Endverbrauchern oder time lags durch lange Bau- und Genehmigungszeiten von Erzeugungskapazitäten in Verbindung mit über lange Zeiträume nicht versicherbaren Risiken bezüglich Brennstoff-, CO2-Zertifikate- und Strompreisen zu einer Verschärfung der Problematik. Sinnvolle Lösungsansätze sind zum einen die Erhöhung der Intraday-Handelsliquidität zur Verbesserung der Markträumungsfunktion bis möglichst kurz vor Stromlieferung, was z. B. durch eine Förderung der Direktvermarktung Erneuerbarer Energien erreicht werden kann. Zum anderen trägt ein verstärkter Ausbau von smart metern bei Endverbrauchern zu einer höheren Versorgungssicherheit bei, da dies die Glättung von Lastspitzen und die Artikulation der tatsächlichen Zahlungsbereitschaft von Endverbrauchern am Großhandelsmarkt ermöglicht.
How does the implementation of a next generation network influence a telecommunication company?
(2009)
As the potential of a Next Generation Network (NGN) is recognized, telecommunication companies consider switching to it. Although the implementation of an NGN seems to be merely a modification of the network infrastructure, it may trigger or require changes in the whole company and even influence the company strategy. To capture the effects of NGN we propose a framework based on concepts of business engineering and technical recommendations for the introduction of NGN technology. The specific design of solutions for the layers "Strategy", "Processes" and "Information Systems" as well as their interdependencies are an essential characteristic of the developed framework. We have per-formed a case study on NGN implementation and observed that all layers captured by our framework are influenced by the introduction of an NGN.
Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung im Leistungsbereich in 10kW mit periodisch arbeitender Sorptionsmaschine
(2009)
The so-called "compound solar sail", also known as "Solar Photon Thruster" (SPT), is a solar sail design concept, for which the two basic functions of the solar sail, namely light collection and thrust direction, are uncoupled. In this paper, we introduce a novel SPT concept, termed the Advanced Solar Photon Thruster (ASPT). This model does not suffer from the simplified assumptions that have been made for the analysis of compound solar sails in previous studies. We present the equations that describe the force, which acts on the ASPT. After a detailed design analysis, the performance of the ASPT with respect to the conventional flat solar sail (FSS) is investigated for three interplanetary mission scenarios: An Earth-Venus rendezvous, where the solar sail has to spiral towards the Sun, an Earth-Mars rendezvous, where the solar sail has to spiral away from the Sun, and an Earth-NEA rendezvous (to near-Earth asteroid 1996FG3), where a large orbital eccentricity change is required. The investigated solar sails have realistic near-term characteristic accelerations between 0.1 and 0.2mm/s2. Our results show that a SPT is not superior to the flat solar sail unless very idealistic assumptions are made.
Solar-electric propulsion (SEP) is superior with
respect to payload capacity, flight time and
flexible launch window to the conventional
interplanetary transfer method using chemical
propulsion combined with gravity assists. This fact
results from the large exhaust velocities of electric
low–thrust propulsion and is favourable also for
missions to the giant planets, Kuiper-belt objects
and even for a heliopause probe (IHP) as shown in
three studies by the authors funded by DLR. They
dealt with a lander for Europa and a sample return
mission from a mainbelt asteroid [1], with the
TANDEM mission [2]; the third recent one
investigates electric propulsion for the transfer to
the edge of the solar system.
All studies are based on triple-junction solar arrays,
on rf-ion thrusters of the qualified RIT-22 type and
they use the intelligent trajectory optimization
program InTrance [3].
The absence of a general method for endotoxin removal from liquid interfaces gives an opportunity to find new methods and materials to overcome this gap. Activated nanostructured carbon is a promising material that showed good adsorption properties due to its vast pore network and high surface area. The aim of this study is to find the adsorption rates for a carboneous material produced at different temperatures, as well as to reveal possible differences between the performance of the material for each of the adsorbates used during the study (hemoglobin, serum albumin and lipopolysaccharide, LPS).
As a deduction from these results, we can conclude that proteins mainly in vitro, denaturate totally at a temperature between 57°C -62°C, and they also affected by NO and different ions types. In which mainly, NO cause earlier protein denaturation, which means that, NO has a destabilizing effect on proteins, and also different ions will alter the protein denaturation in which, some ions will cause earlier protein denaturation while others not.
Prolonged operations close to small solar system bodies require a sophisticated control logic to minimize propellant mass and maximize operational efficiency. A control logic based on Discrete Mechanics and Optimal Control (DMOC) is proposed and applied to both conventionally propelled and solar sail spacecraft operating at an arbitrarily shaped asteroid in the class of Itokawa. As an example, stand-off inertial hovering is considered, recently identified as a challenging part of the Marco Polo mission. The approach is easily extended to stand-off orbits. We show that DMOC is applicable to spacecraft control at small objects, in particular with regard to the fact that the changes in gravity are exploited by the algorithm to optimally control the spacecraft position. Furthermore, we provide some remarks on promising developments.
Layer-by-Layer Assembly of Carbon Nanotubes Incorporated in Light-Addressable Potentiometric Sensors
(2009)
A melting probe equipped with autofluorescence-based detection system combined with a light scattering unit, and, optionally, with a microarray chip would be ideally suited to probe icy environments like Europa’s ice layer as well as the polar ice layers of Earth and Mars for recent and extinct live.