Capability and Technology Performance Goals for the Next Step in Affordable Human Exploration of Space

The capability for living off the land, commonly called in-situ resource utilization, is finally gaining traction in space exploration architectures. Production of oxygen from the Martian atmosphere is called an enabling technology for human return from Mars, and a flight demonstration to be flown on the Mars 2020 robotic lander is in development. However, many of the individual components still require technical improvements, and system-level trades will be required to identify the best combination of technology options. Based largely on work performed for two recent roadmap activities, this paper defines the capability and technology requirements that will need to be achieved before this game-changing capability can reach its full potential

Modeling and numerical study of primary breakup under diesel conditions

A recently introduced stochastic model for reduced numerical simulation of primary jet breakup is evaluated by comparing model predictions to DNS results for primary jet breakup under diesel conditions. The model uses one-dimensional turbulence (ODT) to simulate liquid and gas time advancement along a lateral line of sight. This one-dimensional domain is interpreted as a Lagrangian object that is advected downstream at the jet bulk velocity, thus producing a flow state expressed as a function of streamwise and lateral location. Multiple realizations are run to gather ensemble statistics that are compared to DNS results. The model incorporates several empirical extensions of the original ODT model that represent the phenomenology governing the Weber number dependence of global jet structure. The model as previously formulated, including the assigned values of tunable parameters, is used here without modification in order to test its capability to predict various statistics of droplets generated by primary breakup. This test is enabled by the availability of DNS results that are suitable for model validation. Properties that are examined are the rate of bulk liquid mass conversion into droplets, the droplet size distribution, and the dependence of droplet velocities on droplet diameter. Quantities of greatest importance for engine modeling are found to be predicted with useful accuracy, thereby demonstrating a more detailed predictive capability by a highly reduced numerical model of primary jet breakup than has previously been achieved

Orientational order parameters of a de Vries–type ferroelectric liquid crystal obtained by polarized Raman spectroscopy and x-ray diffraction

The orientational order parameters 〈P2〉 and 〈P4〉 of the ferroelectric, de Vries–type liquid crystal 9HL have been determined in the SmA* and SmC* phases by means of polarized Raman spectroscopy, and in the SmA* phase using x-ray diffraction. Quantum density functional theory predicts Raman spectra for 9HL that are in good agreement with the observations and indicates that the strong Raman band probed in the experiment corresponds to the uniaxial, coupled vibration of the three phenyl rings along the molecular long axis. The magnitudes of the orientational order parameters obtained in the Raman and x-ray experiments differ dramatically from each other, a discrepancy that is resolved by considering that the two techniques probe the orientational distributions of different molecular axes. We have developed a systematic procedure in which we calculate the angle between these axes and rescale the orientational order parameters obtained from x-ray scattering with results that are then in good agreement with the Raman data. At least in the case of 9HL, the results obtained by both techniques support a “sugar loaf” orientational distribution in the SmA* phase with no qualitative difference to conventional smectics A. The role of individual molecular fragments in promoting de Vries–type behavior is considered

Die wirtschaftliche Lage Rußlands: Die Wirtschaftspolitik muß Investitionsanreize schaffen. Neunter Bericht, Teil I

Im letzten Bericht der Institute vom Frühjahr 1996 wurde darauf verwiesen, daß sich erste Erfolge bei der geld- und fiskalpolitischen Stabilisierung noch nicht in realwirtschaftlichen Impulsen niedergeschlagen hatten. Die Institute hatten insbesondere auf die ausgeprägte Investitionsschwäche hingewiesen und dies auf fundamentale Versäumnisse in der Wirtschaftspolitik zurückgeführt. Auf politischer Ebene hatte die Unsicherheit über den Ausgang der Präsidentschaftswahlen zu einem weiteren Aufschub wirtschaftspolitischer Entscheidungen geführt. Der Rückgang des Bruttoinlandsprodukts und der Investitionen setzte sich daher in der 1. Hälfte von 1996 fort. Auch nach den Wahlen sind deutliche Signale, daß die Regierung institutionelle Reformen forcieren und die sich inzwischen abzeichnende Finanzierungskrise der öffentlichen Haushalte effektiv bekämpfen wird, bislang nicht zu verzeichnen. Vielmehr besteht die Sorge, daß eine realwirtschaftliche Erholung auch 1997 auf sich warten läßt

Die wirtschaftliche Lage Rußlands: Wirtschaftspolitik muß jetzt endlich Wachstumserfolge vorweisen. Elfter Bericht

In ihren früheren Veröffentlichungen hatten die drei an diesem Bericht beteiligten Institute die zentrale Rolle einschneidender institutioneller Reformen für die wirtschaftliche Entwicklung Rußlands betont. Mittlerweile scheint sich die Einschätzung der Institute zu bewahrheiten, daß im Jahr 1997 angesichts der Reformdefizite bestenfalls eine Stagnation des Bruttoinlandsprodukts (BIP) zu erwarten ist (DIW et al. 1997). Zwar sind im laufenden Jahr wirtschaftspolitische Fortschritte gemacht worden. Um einen dauerhaften Wachstumsprozeß einzuleiten, sind indes noch deutliche Signale, daß die institutionellen Probleme gelöst werden können und die Regierung ihre Haushaltsprobleme in den Griff bekommen kann, erforderlich. Dies gilt um so mehr, da im laufenden Jahr erstmals positive Kapitalzuflüsse zu verzeichnen waren und sich daraus neue Herausforderungen für die russische Wirtschaftspolitik ergeben. Der vorliegende Bericht beschäftigt sich daher mit der Frage, wie das Risiko, daß es zu einer Zahlungsbilanzkrise kommt und daß ausländisches Kapital ineffizient eingesetzt wird, durch geeignete geldpolitische Antworten und Reformen des Bankensystems minimiert werden kann. Darüber hinaus wird die Rolle des Insolvenzrechts für eine Verbesserung der ordnungspolitischen Rahmenbedingungen und der Beziehungen Rußlands zur EU für den Erfolg des Transformationsprozesses diskutiert. --

Die wirtschaftliche Lage Rußlands: Wirtschaftspolitik muß jetzt endlich Wachstumserfolge vorweisen. Elfter Bericht

In ihren früheren Veröffentlichungen hatten die drei an diesem Bericht beteiligten Institute die zentrale Rolle einschneidender institutioneller Reformen für die wirtschaftliche Entwicklung Rußlands betont. Mittlerweile scheint sich die Einschätzung der Institute zu bewahrheiten, daß im Jahr 1997 angesichts der Reformdefizite bestenfalls eine Stagnation des Bruttoinlandsprodukts (BIP) zu erwarten ist (DIW et al. 1997). Zwar sind im laufenden Jahr wirtschaftspolitische Fortschritte gemacht worden. Um einen dauerhaften Wachstumsprozeß einzuleiten, sind indes noch deutliche Signale, daß die institutionellen Probleme gelöst werden können und die Regierung ihre Haushaltsprobleme in den Griff bekommen kann, erforderlich. Dies gilt um so mehr, da im laufenden Jahr erstmals positive Kapitalzuflüsse zu verzeichnen waren und sich daraus neue Herausforderungen für die russische Wirtschaftspolitik ergeben. Der vorliegende Bericht beschäftigt sich daher mit der Frage, wie das Risiko, daß es zu einer Zahlungsbilanzkrise kommt und daß ausländisches Kapital ineffizient eingesetzt wird, durch geeignete geldpolitische Antworten und Reformen des Bankensystems minimiert werden kann. Darüber hinaus wird die Rolle des Insolvenzrechts für eine Verbesserung der ordnungspolitischen Rahmenbedingungen und der Beziehungen Rußlands zur EU für den Erfolg des Transformationsprozesses diskutiert

Die wirtschaftliche Lage Rußlands: Wachstumsperspektive fehlt weiterhin, Schuldenerlaß keine Lösung. Fünfzehnter Bericht

Der Ausbruch der russischen Finanzkrise im Sommer 1998 brachte für die Wirtschaft des Landes außerordentlich starke Produktionsrückgänge mit sich. Der Rubel verlor etwa drei Viertel seines Wertes, die Reallöhne gingen um etwa ein Drittel zurück. Der Weltmarktpreis für Rohöl hat sich gegenüber seinem Tiefpunkt wieder mehr als verdoppelt. Diese Faktoren trugen dazu bei, daß die russische Wirtschaft, wie einige asiatische Krisenländer auch, die Produktionsrückgänge schneller als zunächst erwartet wieder wettmachen konnte. Die Meinungen über die weiteren Aussichten der russischen Wirtschaft sind nun allerdings sehr geteilt. Die Gruppe der langjährigen Optimisten, die sich von der Krise deutlich geschockt zeigte, knüpft an die zuletzt kräftige Zunahme der Industrieproduktion positive Erwartungen. Die Skeptiker dagegen sehen weiterhin nur eine düstere Zukunft für die russische Wirtschaft. Für beide Positionen lassen sich gewichtige Belege finden. Im folgenden soll auch geprüft werden, ob die jüngsten Entwicklungen geeignet sind, zusätzliches Licht auf die Frage der Zukunftsaussichten für die russische Wirtschaft zu werfen. --

Die wirtschaftliche Lage Rußlands: Kurswechsel in der Stabilisierungspolitik. Siebenter Bericht, Teil I

Auch im Jahr 1995 kam es in Rußland nicht zu einer realwirtschaftlichen Erholung. Das Jahr wird mit einem weiteren Rückgang des Bruttoinlandsprodukts abschließen, wenngleich dieser mit voraussichtlich 4 vH geringer ausfallen wird als im Vorjahr. Eine genauere Betrachtung der Industriebranchen zeigt, daß erste Produktionszuwächse vornehmlich in der Grundstoffindustrie zu verzeichnen sind, so bei Eisen und Stahl, NE-Metallurgie und Chemie bzw. Petrochemie. Dahinter verbergen sich vor allen Dingen gestiegene Exporte. Anlaß zu Bedenken geben der erneut starke Rückgang der Investitionstätigkeit und die massiven Produktionseinbrüche bei langlebigen Konsumgütern. Ungebrochen ist auch der Rückgang der landwirtschaftlichen Produktion. Die Getreideernte fiel 1995 katastrophal aus. Vielfach werden besondere Hoffnungen an den Rückgang der Inflation geknüpft. Die monatliche Steigerungsrate der Verbraucherpreise sank im Verlauf des Jahres 1995 stetig und lag bis zuletzt unter 5 vH; sie begann vor allen Dingen nicht, wie noch 1994, im Herbst wieder anzusteigen. Allerdings ist auch damit der Bereich sehr hoher Inflation noch nicht verlassen worden. Die Arbeitslosenquote stieg weiter leicht an und dürfte derzeit bei etwa 8 vH liegen (Berechnungsmethode der ILO). Bemerkenswert ist die Entwicklung der Reallöhne. Sie sanken nach den verfügbaren Daten im bisherigen Verlauf des Jahres 1995 um knapp 30 vH. Insofern kam es zu einer beträchtlichen Kostenentlastung für die Unternehmen. Das Haushaltsdefizit lag im Verlauf des Jahres 1995 unter 3 vH des BIP und damit sogar noch beträchtlich unter den Vorgaben des Internationalen Währungsfonds. Das niedrige Defizit wurde allerdings nur dadurch erreicht, daß trotz stark rückläufiger Staatseinnahmen, insbesondere ausbleibender Privatisierungserlöse, die Staatsausgaben drastisch gesenkt wurden. Bedenklich an dieser Art von Haushaltskonsolidierung ist, daß durch die Ausgabenkürzungen die öffentlichen Investitionen getroffen wurden und sich ein hoher Bestand an Zahlungsrückständen der Unternehmen und des Staates aufgebaut hat. Positiv ist zu vermerken, daß der überwiegende Teil des Defizits nicht durch die Zentralbank, sondern über den Kapitalmarkt finanziert wurde. Die exorbitant hohen Realzinsen haben die Investitionstätigkeit wesentlich beeinträchtigt. Die restriktive Geldpolitik hat zwar zur Inflationssenkung beigetragen, zugleich jedoch gab sie den Unternehmen keine Möglichkeit, die zur Bedienung von Krediten nötigen Erträge zu erwirtschaften. Es kann daher nicht verwundern, daß der Anteil notleidender Kredite rapide anstieg und eine Liquiditätskrise im Bankensektor entstand. Die hohen Realzinsen mögen auf der einen Seite zwar ein frühes Scheitern der zur Jahresmitte 1995 begonnenen Wechselkursstabilisierung verhindert haben. Sie erlaubten sogar den schnellen Aufbau hoher Devisenreserven. Auf der anderen Seite gehen mit dieser Politik aber beträchtliche Risiken einher. Im Ausmaß des Devisenzuflusses bei relativ festen Wechselkursen kommt es zu einer Ausdehnung der Geldmenge, die neuerliche Inflationsgefahren hervorruft bzw. die nur zu hohen Kosten neutralisiert werden kann. Die Privatisierung lieferte nicht den angestrebten Beitrag zur Belebung der Wirtschaft. Sie geht schon seit über einem Jahr nur noch langsam voran. Vor allen Dingen wurde bislang ein zentrales Ziel der Privatisierung, die Heranziehung kapitalkräftiger Investoren, verfehlt. Ebenso blieben die Privatisierungserlöse weit hinter den Erwartungen zurück. Wenn trotz der zäh verlaufenden Privatisierung der private Sektor weiter wächst, so ist dies eher auf Neugründungen von Unternehmen zurückzuführen. Der aus dem Bankensektor stammende Vorschlag, der Regierung gegen Aktien (als Pfand) Kredite zu geben, konnte wegen Liquiditätsengpässen im Bankensektor bisher nur ansatzweise verwirklicht werden. 23 In der gegenwärtigen Situation ist es dringend geboten, vorhandene Spielräume für Nominalzinssenkungen der Zentralbank schrittweise zu nutzen. Damit wird eine wichtige Voraussetzung geschaffen, um die Wirtschaft zu beleben und vor allem Investitionen anzuregen, ohne zugleich die Glaubwürdigkeit des neuen Wechselkurskorridors zu beeinträchtigen. Die Einhaltung dieses Wechselkursziels wird maßgeblich darüber entscheiden, ob die Stabilisierungsansätze Bestand haben, Entscheidungsträger ihre Planungshorizonte verlängern und Investitionsrisiken verringert werden können. Offenbar wollen Regierung und Zentralbank ein Wechselkursziel beibehalten. Dies erfordert, daß Geld-, Fiskal- und Lohnpolitik in den Dienst der Wechselkursstabilisierung gestellt werden und mit ihr kompatibel sind. Es muß betont werden, daß auch dieser Weg keineswegs frei von Risiken ist. Dazu gehört die Gefahr, daß eine zu rasche Nominalzinssenkung von den Akteuren zum Anlaß genommen wird, die Glaubwürdigkeit des Wechselkursziels zu testen. Zudem ist nicht auszuschließen, daß reale Aufwertungstendenzen ungebrochen bleiben, heimische Industriezweige noch stärker unter Wettbewerbsdruck von Importen geraten und die Wettbewerbsfähigkeit der russischen Exporte einschließlich der bislang noch nicht gefährdeten Rohstoffexporte weiter beeinträchtigt wird. Diese Risiken sind allerdings zum gegenwärtigen Zeitpunkt geringer einzuschätzen als die Risiken einer Geldmengensteuerung, die, um glaubwürdig zu sein, extrem hohe Realzinsen in Kauf nimmt. Sollten die aus dem Wechselkurs entstehenden Risiken zunehmen, so wäre ein Übergang zu einer gleitenden Paritätsanpassung (crawling peg) angemessen. Die Finanzpolitik wird durch Nominalzinssenkungen insofern entlastet, als die Bedienung der Staatsschuld erleichtert wird. Die Aufgabe der Finanzpolitik sollte gegenwärtig vor allem darin bestehen, die Einnahmenseite des Staatshaushalts zu stärken, um den Spielraum für investive Staatsausgaben zu erweitern. Dazu ist keineswegs eine Erhöhung der Steuersätze erforderlich; es genügt, für eine Reduzierung des extremen Ausmaßes an Steuerhinterziehung zu sorgen. Damit würden auch gleiche Wettbewerbsbedingungen auf der Unternehmensebene geschaffen. Die für die Belebung der Wirtschaft günstigen Bedingungen — Zinssenkungen und größere Spielräume für investive Staatsausgaben — sollten durch die Lohnpolitik nicht beeinträchtigt werden. Künftige Lohnerhöhungen dürfen nicht zu einer weiteren realen Aufwertung des Rubels beitragen. Die exogenen Bedingungen spielen für Rußlands Chancen, zu einer Trendwende zu gelangen, eine wichtige Rolle. Dies läßt sich aus der Bedeutung der Exportnachfrage nach Rohstoffen und rohstoffnahen Erzeugnissen für den Belebungsprozeß ersehen. Für 1996 bestehen Zweifel, ob diese günstigen Bedingungen auf der Nachfrageseite gegeben bleiben. Zum einen kann eine konjunkturelle Beruhigung in den OECD-Staaten eintreten, zum anderen dürfte die Schubwirkung der russischen Exportliberalisierung nachlassen. Damit könnte der hohe Handelsbilanzüberschuß schnell schrumpfen. Sollten sich die exogenen Bedingungen verschlechtern, so fällt die Aufgabe der Belebung mehr als noch 1995 dem Binnensektor zu. Innerhalb wie außerhalb Rußlands macht sich Optimismus hinsichtlich einer erstmaligen wirtschaftlichen Erholung im Jahr 1996 breit. So rechnen beispielsweise OECD und Internationaler Währungsfonds mit einem leichten Zuwachs des BIP. Diese Chance ist zwar gegeben. Verglichen mit den mitteleuropäischen Transformationsländern sind die Risiken in Rußland aber nach wie vor beträchtlich. Wenn die gebotenen Maßnahmen der Geld-, Fiskal-, Lohn- und Wechselkurspolitik nicht in die Tat umgesetzt werden, ist eine Stagnation oder sogar ein nochmaliger Rückgang des Sozialprodukts im Jahr 1996 nicht auszuschließen