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In this paper, we will provide a feasible mission design for a multiple-rendezvous mission to Jupiter's Trojans. It is based on solar electric propulsion, as being currently used on the DAWN spacecraft, and other flight-proven technology. First, we have selected a set of mission objectives, the prime objective being the detection of water -especially subsurface water -to provide evidence for the Trojans' formation at large solar distances. Based on DAWN and other comparable missions, we have determined suitable payload instruments to achieve these objectives. Afterwards, we have designed a spacecraft that is able to carry the selected payload to the Trojan region and rendezvous successively with three target bodies within a maximum mission duration of 15 years. Accurate low-thrust trajectories have been obtained with a global low-thrust trajectory optimization program (InTrance). During the transfer from Earth to the first target, the spacecraft is propelled by two RIT-22 ion engines from EADS Astrium, whereas a single RIT-15 is used for transfers within the Trojan region to reduce the required power. For power generation, the spacecraft uses a multi-junction solar array that is supported by concentrators. To achieve moderate mission costs, we have restricted the launch mass to a maximum of 1600 kg, the maximum interplanetary injection capability of a Soyuz/Fregat launcher. Our final layout has a mass of 1400 kg, yielding a margin of about 14%. Nestor (a member of the L4-population) was determined as the first mission target. It can be reached within 4.6 years from launch. The fuel mass ratio for this transfer is about 35%. The stay time at Nestor is 1.2 years. Eurymedon was selected as the second target (transfer time 3.5 years, stay time 3.0 years) and Irus as the third target (transfer time 2.2 years). The transfers within the Trojan L4-population can be accomplished with fuel mass ratios of about 3% for each trajectory leg. Including the stay times in orbit around the targets, the mission can be accomplished within a total duration of about 14.5 years. According to our mission analysis, it is also feasible to fly to the L5-population with similar flight times. It has to be noted that -for a first analysis -we have taken only the named targets into account. Allowing also rendezvous with unnamed objects will very likely decrease the mission duration. Based on a scaling of DAWN's mission costs (due to comparable scientific instruments and mission objectives), and taking into account the longer mission duration and the potential re-use of already developed technology, we have estimated that these three rendezvous can be accomplished with a budget of about 250 Million Euros, i.e. about 25% of ROSETTA's budget.
Solarthermische Kraftwerke stellen eine bedeutende Technologieoption für einen nachhaltigen Energiemix der Zukunft dar. Sie konzentrieren die Strahlung der Sonne, erzeugen Wärme und wandeln diese mit konventioneller Kraftwerkstechnik in Strom um. Die Wärme kann auch gespeichert werden, so dass der Betrieb während des Durchzugs von Wolken möglich ist und bis in die Abendstunden hinein verlängert werden kann. Zu den solarthermischen Kraftwerken gehören neben der Parabolrinne und dem Solarturm der Fresnel-Kollektor und die Dish-Stirling-Systeme. Im Zuge einer späteren Vergrößerung des Solarfeldes von Solarkraftwerken kann mithilfe von thermischen Energiespeichern die solare Energieerzeugung bei gleichbleibender Kraftwerksleistung sukzessiv bis um den Faktor 3 erweitert werden. Es besteht so die Möglichkeit einer massiven Substitution von fossilen Brennstoffen.Bei den ersten solarthermischen Speichern für die SEGS-Parabolrinnekraftwerke wurde Öl als Speichermedium eingesetzt. Ein weiteres Speichermedium ist Salzschmelze, die im Andasol-1-Projekt in Spanien sowie bei Solarturmkraftwerken eingesetzt wird. Beton ist ein weiteres mögliches Speichermaterial für Parabolrinnensysteme. Eine weitere Alternative bei einem Solarturmkraftwerk mit Luft als Wärmeträgermedium ist die Verwendung von keramischen Feuerfestmaterialien in Form von Schüttungen oder stapelbaren, porösen Elementen. In Jülich wurde das weltweit erste solarthermische Turmkraftwerk mit einer Leistung von 1,5 MWe, das Luft als Wärmeträgermedium einsetzt und einen solchen Speicher verwendet, gebaut.
The Solar-Institute Jülich (SIJ) has initiated the construction of the first and only German solar tower power plant and is now involved in the accompanying research. The power plant for experimental and demonstration purposes in the town of Jülich started supplying electric energy in the beginning of 2008. The central receiver plant features as central innovation an open volumetric receiver, consisting of porous ceramic elements that simultaneously absorb the concentrated sunlight and transfer the heat to ambient air passing through the pores so that an average temperature of 680°C is reached. The subsequent steam cycle generates up to 1.5 MWe. A main field of research at the SIJ is the optimization of the absorber structures. To analyze the capability of new absorber specimens a special test facility was developed and set up in the laboratory. A high-performance near-infrared radiator offers for single test samples a variable and repeatable beam with a power of up to 320 kW/m² peak. The temperatures achieved on the absorber surface can reach more than 1000°C. To suck ambient air through the open absorber - like on the tower - it is mounted on a special blower system. An overview about the test facility and some recent results will be presented.
Additive Manufacturing of metal parts by Selective Laser Melting has become a powerful tool for the direct manufacturing of complex parts mainly for the aerospace and medical industry. With the introduction of its desktop machine, Realizer targeted the dental market. The contribution describes the special features of the machine, discusses details of the process and shows manufacturing results focused on metal dental devices.
The optical study carried out on insulating polymers namely polyethyleneterephthalate (PET) and polyvinylchloride (PVC) has been described. The polymers are exposed to different radiation doses by exposing them to swift heavy ions of carbon (90 MeV), silicon (120 MeV) and nickel (100 MeV) which influence on their optical properties. The studies show that amongst the investigated polymers, PVC and PET have potential for application as dosimeter beyond a threshold dose which is strongly dependent on the nature of the material and the radiation type. The optical micrographs show a distinct change in colour of the sample with increase in radiation dose.
The chemical imaging sensor is a semiconductor-based chemical sensor that can visualize the two-dimensional distribution of specific ions or molecules in the solution. In this study, we developed a miniaturized chemical imaging sensor system with an OLED display panel as a light source that scans the sensor plate. In the proposed configuration, the display panel is placed directly below the sensor plate and illuminates the back surface. The measured area defined by illumination can be arbitrarily customized to fit the size and the shape of the sample to be measured. The waveform of the generated photocurrent, the currentvoltage characteristics and the pH sensitivity were investigated and pH imaging with this miniaturized system was demonstrated.
In this contribution, we focus on the detection of toxic gases with living eukaryotic cells. A cell-based gas sensor system, able to measure the effects of direct exposure of gases to cells in real-time, was set up. Impedance data as well as oxygen consumption of Chinese hamster lung fibroblast cells (V79) were analysed upon exposure to carbon monoxide (CO). The CO (diluted in wet synthetic air) affects the cell respiration as indicated by an attenuated respiration signal after the CO exposure as well as an instant increase of the capacitive part of the impedance signal during the gas exposure.
Es wurde ein automatisiertes, computerunterstütztes Testsystem für die Funktionsprüfung und Charakterisierung von (bio-)chemischen Sensoren auf Waferebene entwickelt und in einen konventionellen Spitzenmessplatz integriert. Das System ermöglicht die Charakterisierung und Identifizierung „funktionstauglicher“ Sensoren bereits auf Waferebene zwischen den einzelnen Herstellungsschritten, wodurch weitere, bisher übliche Verarbeitungsschritte wie das Fixieren, Bonden und Verkapseln für die defekten oder nicht funktionstauglichen Sensorstrukturen entfällt. Außerdem bietet eine speziell entworfene miniaturisierte Durchflussmesszelle die Möglichkeit, bereits auf Waferlevel die Sensitivität, Drift, Hysterese und Ansprechzeit der (bio-)chemischen Sensoren zu charakterisieren. Das System wurde exemplarisch mit kapazitiven, pH-sensitiven EIS- (Elektrolyt-Isolator-Silizium) Strukturen und ISFET- (ionensensitiver Feldeffekttransistor) Strukturen mit verschiedenen Geometrien und Gate-Layouts getestet.
Realization of a calorimetric gas sensor on polyimide foil for applications in aseptic food industry
(2010)
A calorimetric gas sensor is presented for the monitoring of gas-phase H2O2 at elevated temperature during sterilization processes in aseptic food industry. The sensor consists of two temperature-sensitive thin-film resistances built up on a polyimide foil with a thickness of 25 μm, which are passivated with a layer of SU-8 photo resist and catalytically activated with manganese(IV) oxide. Instead of an active heating structure, the calorimetric sensor utilizes the elevated temperature of an evaporated H2O2 aerosol. In an experimental set-up, the sensor has shown a sensitivity of 4.78 °C/(%v/v) in a H2O2 concentration range of 0 to 10% v/v at an evaporation temperature of 240 ∘C. Furthermore, the sensor possesses the same, unchanged sensor signal even at varied evaporation temperatures of the gas stream. The sensor characterization demonstrates the suitability of the calorimetric gas sensor for monitoring the efficiency of sterilization processes.
Chemical imaging systems allow the visualisation of the distribution of chemical species on the sensor surface. This work represents a new flexible approach of read out in a light-addressable potentiometric sensor (LAPS) with the help of a digital light processing (DLP) set-up. The DLP, known well for video projectors, consists of a mirror-array MEMS device which allows fast and flexible generation of light patterns. With the help of these light patterns the sensor surface of the LAPS device can be read out sequentially in a raster like scheme (scanning LAPS). The DLP approach has several advantages compared to conventional scanning LAPS set-ups, e.g., the spot size, the shape and the intensity of the light pointer can be changed easily and no mechanical movement is necessary, which reduces the size of the set-up and increases the stability and speed of measurement.
In aseptischen Abfüllsystemen wird Wasserstoffperoxid in der Gasphase aufgrund der stark oxidativen Wirkung zur Packstoffentkeimung eingesetzt. Dabei wird die Effizienz der Entkeimung im Wesentlichen von der vorliegenden H2O2-Konzentration im Packstoff bestimmt. Zur Inline-Überwachung der H2O2-Konzentration wurde ein kalorimetrischer Gassensor auf Basis einer flexiblen Polyimidfolie aus temperatursensitiven Dünnschicht-Widerständen und Mangan(IV)-oxid als katalytische Transducerschicht realisiert. Der Sensor weist ein lineares Ansprechverhalten mit einer Sensitivität von 7,15 °C/Vol.-% in einem H2O2-Konzentrationsbereich von 0 bis 8 Vol.-% auf. Weiterhin wurde zur Auslesung des Sensorsignals eine RFID-Elektronik, bestehend aus einem Sensor-Tag und einer Sende-/Empfangseinheit ausgelegt, sowie eine Abfolge des Messzyklus aufgestellt. Im weiteren Verlauf soll der kalorimetrische Gassensor mit der RFID-Elektronik gekoppelt und in eine Testverpackung zur Inline-Überwachung der H2O2-Konzentration in aseptischen Abfüllsystemen implementiert werden.
Ein lichtadressierbarer potentiometrischer Sensor (LAPS) kann die Konzentration eines oder mehrerer Analyten ortsaufgelöst auf der Sensoroberfläche nachweisen. Dazu wird mit einer modulierten Lichtquelle die Halbleiterstruktur des zu untersuchenden Bereiches angeregt und ein entsprechender Photostrom ausgelesen. Durch gleichzeitige Anregung mehrere Bereiche durch Lichtquellen mit unterschiedlichen Modulationsfrequenzen können diese auch zeitgleich ausgelesen werden. Mit der neuen, hier vorgestellten Ansteuerungselektronik integriert in einem "Field Programmable Gate Array" (FPGA) ist es möglich, mehrere Leuchtquellen gleichzeitig mit unterschiedlichen, während der Laufzeit festlegbaren Frequenzen, Phasen und Lichtintensitäten zu betreiben. Somit kann das Frequenzverhalten des Sensors untersucht und die Konzentration des Analyten über das Oberflächenpotential mit Hilfe von Strom/Spannungs-Kurven und Phase/Spannungs-Kurven bestimmt werden.
In diesem Beitrag werden Ergebnisse der Entwicklung eines modularen festkörperbasierten Sensorsystems für die Überwachung von Zellkulturfermentationen präsentiert. Zur Messung der Elektrolytleitfähigkeit wurde das Layout von Interdigitalelektroden angepasst, um in vergleichsweise gut leitenden Elektrolyten zu messen. Durch Quervernetzung von Glucose-Oxidase mit Glutaraldehyd und Immobilisierung auf einer Platinelektrode wurde ein amperometrischer Glucosesensor mit einem linearen Messbereich von bis zu 2 mM und einer Sensitivität von 168 nA/mM realisiert.
Chalcogenide glass materials as membranes for potentiometric sensors for chemical analysis in solutions have been studied since more than 20 years. In this work, an electrolyte–insulator–semiconductor structure was combined with chalcogenide glass membranes prepared by means of the pulsed laser deposition technique. Depending on the membrane composition a selectivity to different ions (Cd2+ and Pb2+) is achieved. The different sensor membranes have been physically characterised using microscopy, ellipsometry, profilometry, atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS). The electrochemical behaviour has been investigated via capacitance/voltage (C/V) and constant capacitance (ConCap) measurements and results in a Cd2+ sensitivity of 23.1 ± 0.6 mV per decade in a linear range from 7 × 10−6 to 10−2 mol/l and 24.4 ± 0.5 mV per decade in a linear range from 5 × 10−6 to 10−2 mol/l for Pb2+, respectively.
Umweltzonen und Fahrverbote, kletternde Dieselpreise und steigende Straßenbenutzungsgebühren setzen dem Transportgewerbe aktuell schwer zu. Nutzfahrzeughersteller und Partner finden auf diese Herausforderungen neue Antworten mit der Erfüllung der EEV-Grenzwerte (Enhanced Environmentally Friendly Vehicle) als den gegenwärtig anspruchsvollsten europäischen Abgasstandard für Lkw und Busse.
Hamburg 2010 : Hafencity, Jungfernstieg, IBA 2013, Chilehaus, Speicherstadt, BRT Architekten.
(2010)
Helle Fensterprofilmaterialien : Alterungsverhalten auf Basis von peroxidisch vernetztem EPDM
(2010)
The importance of validating and reproducing the outcome of computational processes is fundamental to many application domains. Assuring the provenance of workflows will likely become even more important with respect to the incorporation of human tasks to standard workflows by emerging standards such as WS-HumanTask. This paper addresses this trend by an actor-based workflow approach that actively support provenance. It proposes a framework to track and store provenance information automatically that applies for various workflow management systems. In particular, the introduced provenance framework supports the documentation of workflows in a legally binding way. The authors therefore use the concept of layered XML documents, i.e. history-tracing XML. Furthermore, the proposed provenance framework enables the executors (actors) of a particular workflow task to attest their operations and the associated results by integrating digital XML signatures.
Lightning safety guidelines
(2010)
This paper introduces lightning to the layman, noting the right behaviour in front of thunderstorms as well as protective measures against lightning. It also contributes to the prevention of lightning injuries and damages. This report was prepared by the authors inside the AHG1 Group for IEC TC81 (Lightning Protection).
Large power plants can be endangered by lightning strikes with possible consequences regarding their safety and availability. A special scenario is a lightning strike to the HV overhead transmission line close to the power plant's connection to the power grid. If then additionally a so-called shielding failure of the overhead ground wire on top of the overhead transmission line is assumed, i.e. the lightning strikes directly into a phase conductor, this is an extreme electromagnetic disturbance. The paper deals with the numerical simulation of such a lightning strike and the consequences on the components of the power plant's auxiliary power network connected to different voltage levels.
Mathematik im ingenieurwissenschaftlichen Bachelorstudium : Lösung der Übungs- und Klausuraufgaben
(2010)
Planning the air-terminations for a structure to be protected the use of the rolling-sphere method (electro-geometrical model) is the best way from the physics of lightning point-of-view. Therefore, international standards prefer this method. However, using the rolling-sphere method only results in possible point-of-strikes on a structure without giving information about the probability of strikes at the individual points compared to others.
Leon Battista Alberti, probably the most innovative architect of early Renaissance Italy, has always fascinated scholars by virtue of the striking interpenetration of theory and practice manifest in his work. As an architect, Alberti was an autodidact. Without the benefit of the formative influence of a master or design education, the roots of his conception of architecture lie in his intellectual formation through humanistic rhetoric. The present study demonstrates with reference to a specific project — the Tempietto of the Holy Sepulchre in Florence — how Alberti’s humanist approach conditioned his method of architectural design.
A new approach for a label-free electrical detection of DNA hybridization and denaturation using an array of individually addressable field-effect nanoplate SOI (silicon-on-insulator) capacitors functionalized with gold nanoparticles is presented. By using a constant-capacitance measuring setup in a differential mode, signal changes of ∼110 mV and ∼70 mV have been registered after the DNA hybridization and denaturation events, respectively.
Der BGH hat entschieden, dass ein Vermieter einen Wohnraummietvertrag nicht deshalb kündigen kann, weil der Mieter die Prozesskosten eines früheren, auf Zahlungsverzug gestützten Räumungsprozesses nicht begleicht. Der folgende Beitrag beleuchtet die Konsequenzen dieser Entscheidung für die mietvertragliche Praxis
Currently, most workflow management systems in Grid environments provide push-oriented job distribution strategies, where jobs are explicitly delegated to resources. In those scenarios the dedicated resources execute submitted jobs according to the request of a workflow engine or Grid wide scheduler. This approach has various limitations, particularly if human interactions should be integrated in workflow execution. To support human interactions with the benefit of enabling inter organizational computation and community approaches, this poster paper proposes the idea of a pull-based task distribution strategy. Here, heterogeneous resources, including human interaction, should actively select tasks for execution from a central repository. This leads to special demands regarding security issues like access control. In the established push-based job execution the resources are responsible for granting access to workflows and job initiators. In general this is done by access control lists, where users are explicitly mapped to local accounts according to their policies. In the pull-based approach the resources actively apply for job executions by sending requests to a central task repository. This means that every resource has to be able to authenticate against the repository to be authorized for task execution. In other words the authorization is relocated from the resources to the repository. The poster paper introduces current work regarding to the mentioned security aspects in the pull-based approach within the scope of the project “HiX4AGWS”.
Die vorliegende Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass registrierte unsegmentierte Volumina aus multimodalen Bilddatensätzen (z.B. MRT, PET) gleichzeitig in einer 3D-Rekonstruktion visualisiert werden und in Echtzeit manipuliert werden können. Ermöglicht wird die Echtzeitfähigkeit durch die Programmierung der Algorithmen zur direkten Volumenvisualisierung auf der Grafikkarte mittels der neuen CUDA-Technologie. Die Zuordnung der Farbeigenschaften wird über 1D-Transferfunktionen für jedes Volumen getrennt gesteuert. So können durch die interaktive Veränderung der 1D-Transferfunktion Detailinformationen aus den zwei Bilddatensätzen getrennt kontrolliert werden und die Vorteile der verschiedenen Bildmodalitäten in einer Visualisierung genutzt werden. Mittels dieses interaktiven Frameworks können neue Erkenntnisse insbesondere über neurodegenerativen Erkrankungen gewonnen werden.
The Newtonian regime of a recent nonlocal extension of general relativity is investigated. Nonlocality is introduced via a scalar “constitutive” kernel in a special case of the translational gauge theory of gravitation, namely, the teleparallel equivalent of general relativity. In this theory, the nonlocal aspect of gravity simulates dark matter. A nonlocal and nonlinear generalization of Poisson’s equation of Newtonian gravitation is presented. The implications of nonlocality for the gravitational physics in the solar system are briefly studied.
In der biopharmazeutischen Industrie werden rekombinante Proteine und monoklonale Antikörper in Zellkulturfermentationen produziert, da nur humane oder tierische Zelllinien über die Fähigkeit der Glykosylierung verfügen. Um hohe Produktausbeuten in ausgezeichneter Qualität zu erzielen, ist eine funktionstüchtige Prozesskontrolle unerlässlich. Hierzu wurde in Kooperation mit der Firma Hitec Zang GmbH die HiSense Präzisionsabgasanalytik entwickelt, die auf Basis der vollautomatischen Ermittlung des Respirationsquotienten (RQ; Verhältnis vonKohlendioxidbildungsrate (CER) zu Sauerstoffaufnahmerate (OTR)) einen Fermentationsprozess nicht-invasiv überwacht. Der RQ kann in Hybridoma- und CHO-Zellen (s. Abb.) in sowohl serumhaltigen als auch serumfreien Medien erfolgreich ermittelt werden. Hier spiegeln die CER und die OTR das Wachstumsverhalten der kultivierten CHO-Zellen wider. Der RQ nimmt dabei Werte zwischen 0,9 und 1,2 an. Dies lässt auf verschiedene Stoffwechselaktivitäten schließen. Da die momentane industrielle Prozesskontrolle auf gemessenen Sauerstoffaufnahmeraten oder entsprechende Offline-Analytiken der Metaboliten basieren, soll durch die vollautomatische RQ-Ermittlung ein neues Verfahren zur Fermentationsüberwachung etabliert werden. Bisher war diese, in bakteriellen Kultivierungen standardisierte Methode, aufgrund der schwierigen CER-Berechnung bei Zellkulturen keine adäquate Alternative.
The development of new interfaces for (bio-)chemical sensors requires comprehensive analyses and testing. The light-addressable potentiometric sensor (LAPS) can be used as a platform to investigate the sensitivity of a newly developed interface towards (bio-)chemical agents. LAPS measurements are spatially resolved by utilisation of focused light beams to define individual measurement spots. In this work, a new digitally modulated LAPS set-up based on an FPGA design will be introduced to increase the number of measurement spots, to shorten the measurement time and to improve the measurement accuracy.
Glasfaserbasierte Breitbandnetze werden in Deutschland auch aufgrund der Wirtschaftskrise nur sehr zögerlich ausgebaut. Markus Fredebeul-Krein hält eine staatliche Subventionierung der Breitbandnetze nur bedingt für gerechtfertigt. Private Investoren benötigen jedoch dringend Planungssicherheit durch verlässliche Regulierungsvorschriften.
This paper develops an investment/pricing model for the deployment of basic broadband networks which, along with other applications, is applicable to public–private partnership projects. In particular, a new investment model is suggested to be used for finance deployment over a longer term by enabling both private and public investors to participate in the roll-out of next generation access (NGA) infrastructure. This so-called “long-term risk sharing concept” has several notable benefits compared with the traditional regulatory approach. Above all, the model enables both private operators and public authorities to share the risk of investing in NGA infrastructure. Thus the model offers a way for public authorities to achieve a timely and countrywide roll-out of NGA networks, including in areas where NGA investment would otherwise not occur.