"Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber die Menschheit kann nicht für immer in der Wiege bleiben", schrieb der Sowjet. Pionier der Raumfahrt Konstantin Tsiolkovsky in einem Brief von 1911. Wissenschaftler haben lange über die wahrgenommene Notwendigkeit geschrieben und gesprochen, auf andere Planeten zu reisen, um das langfristige Überleben der menschlichen Spezies zu sichern.
Während die NASA, SpaceX und andere Unternehmen relativ kurzfristige Pläne haben, uns zum Mars zu bringen, was ist mit der Notwendigkeit, jenseits unseres Sterns, der Sonne, zu erforschen, die in 7,5 Milliarden Jahren voraussichtlich aussterben wird?
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Interstellare Reisen finden möglicherweise nicht zu unseren Lebzeiten statt, aber Raumfahrtagenturen und private Unternehmen entwickeln Theorien und Methoden, um zu anderen Sternen zu gelangen. Hier sind 17 Fakten darüber, wie wir eines Tages zu anderen Sternen reisen könnten.
1. Der der Erde am nächsten gelegene Stern ist mit aktuellen Technologien nicht erreichbar.
Bei seiner Rückkehr von der Landung auf dem Mond beschrieb Neil Armstrong eloquent die immense Entfernung von unserem Mond zur Erde, indem er sagte: " Es fiel mir plötzlich auf, dass diese kleine Erbse, hübsch und blau, die Erde war. Ich hob meinen Daumen und schloss ein Auge, und mein Daumen löschte den Planeten Erde aus. Ich fühlte mich nicht wie ein Riese. Ich fühlte mich sehr, sehr klein."
Die Entfernung von der Erde zum Mond 383.400 km ist nur ein winziger Bruchteil der Entfernung zu unserer Sonne und der Entfernung von der Erde zur Sonne 149,81 Millionen km ist ein sprichwörtlicher Tropfen im Ozean im Vergleich zur Entfernung zum nächsten Stern zur Sonne.
Der Stern, der unserem Sonnensystem am nächsten liegt, ist Proxima Centauri. Er ist Teil eines Dreifachsternsystems namens Alpha Centauri und handelt von 4,24 Lichtjahre oder 1,3 Parsec von der Erde entfernt. Als NASA erklärt das heißt, Proxima Centauri ist 40.208.000.000.000 4 Billionen km weg von der Erde.
Unsere derzeit schnellste, zuverlässigste und schnellste Form der Raumfahrt ist die Ionenantrieb, der die nahm Deep Space 1 Mission zum Kometen Borrelly 1998. Aufgrund der immensen Entfernung von der Erde zu Proxima Centauri würde es dauern, mit dem Ionenantrieb zum nächsten Nachbarstern zu gelangen. 18.000 Jahre - ungefähr 2.700 menschliche Generationen.
Bei unserer derzeitigen technologischen Innovationsrate Der Beginn dieser Reise wäre zwecklos, da wir wahrscheinlich eine Technologie entwickeln würden, die das Raumschiff mit Ionenantrieb Jahre nach dem Start von der Erde einholen und überholen könnte.
2. Proxima Centauri hat einen potenziell bewohnbaren Planeten in seiner Umlaufbahn
Im August 2016 Wissenschaftler dokumentiert ein potenziell bewohnbarer erdgroßer Planet, der Proxima Centauri umkreist und später Proxima b genannt wurde. Proxima b ist ein Exoplanet was bedeutet, dass der Planet innerhalb der Temperaturparameter liegt, die für die Entwicklung des Lebens erforderlich sind.
Hier ist das Neueste @NASA_Hubble Bild unseres nächsten stellaren Nachbarn: Proxima Centauri! http://t.co/8bYNWQ68fP
- NASA @NASA 1. November 2013
Obwohl dies keineswegs bedeutet, dass wir Leben auf dem Planeten finden werden - seine Nähe zur Sonne bedeutet auch, dass seine Atmosphäre tödlichen Mengen an Strahlung ausgesetzt sein könnte -, hat die Entdeckung Hoffnungen geweckt, dass wir es eines Tages tun könntenReise zu einem außerirdischen Planeten, der einen benachbarten Stern umkreist.
Obwohl Proxima Centauri neben der Sonne der Erde am nächsten zur Erde liegt, ist sein Nachbar Alpha Centauri viel heller und könnte auch ein Ziel für Missionen der fernen Zukunft sein.
3. Neue Methoden und Theorien für interstellare Reisen sind immer in der Entwicklung
In seinem Buch Herrliche Trostlosigkeit: Die lange Heimreise vom Mond , Apollo 11 Astronaut Buzz Aldrin schrieb :
" Ich glaube, dass die Raumfahrt eines Tages genauso verbreitet sein wird wie die Flugreise heute. Ich bin jedoch überzeugt, dass die wahre Zukunft der Raumfahrt nicht bei Regierungsbehörden liegt - die NASA ist immer noch besessen von der Idee, dass die primäreZweck des Weltraumprogramms ist die Wissenschaft - aber echte Fortschritte werden von privaten Unternehmen erzielt, die um die ultimative Abenteuerfahrt konkurrieren, und die NASA wird die Vorteile des Rinnsals erhalten. "
Elon Musks Privatunternehmen SpaceX hat das Rennen bereits wieder aufgenommen um zum Mars und darüber hinaus zu gelangen mit seinen bewährten wiederverwendbaren Raketenverstärkern und Pläne für eine historische bemannte Mission zur ISS mit ihrer wiederverwendbaren Crew Dragon-Kapsel im Mai dieses Jahres.
Es ist nicht das einzige Unternehmen, das große Fortschritte in der Raumfahrt machen möchte. Zu den privat finanzierten und freiwilligen Initiativen gehören die Tau Zero Foundation , der ominös benannte Projekt Ikarus und Durchbruch Starshot . All dies zielt darauf ab, ein Abheben für interstellare Reisen zu erreichen.
4. Die private Firma Breakthrough Starshot möchte in unserem Leben Proxima Centauri erreichen.
Obwohl das ultimative Ziel darin besteht, Menschen zu anderen Planeten und Sonnensystemen zu bringen, glaubt ein Unternehmen, Breakthrough Starshot, dass dies möglich ist der erste, der ein unbemanntes Raumschiff zu unserem nächsten Nachbarstern bringt , Proxima Centauri, mit einer faszinierenden Methode.
Die 100-Millionen-Dollar-Initiative wird privat von den Milliardären Yuri und Julia Milner - der ehemaligen israelisch-russischen Staatsbürgerschaft - finanziert und zielt darauf ab, eine winzige Sonde zum Stern zu befördern, indem das extrem leichte Segel mit einem leistungsstarken Laserstrahl von der Erde geschossen wird.
Das Unternehmen setzt auf die Miniaturisierung zukünftiger Technologien, die es einem Raumschiff ermöglichen würden, das so leicht ist und weniger als ein Gramm wiegt, dass es durch den Aufprall eines Lasers angetrieben werden könnte, um schließlich mit etwa einem Fünftel der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.Mit dieser Geschwindigkeit könnte das Raumschiff von Breakthrough Starshot in etwa 20 Jahren Proxima Centauri erreichen.
Damit dies erreichbar ist, benötigt Breakthrough Starshot technologische Fortschritte, die es einem winzigen Raumschiff ermöglichen würden, Triebwerke, ein Netzteil, Navigations- und Kommunikationsgeräte zu tragen, damit es zurückstrahlen kann, was es sieht, wenn es Proxima b erreicht.
5. Sonnensegel könnten uns eines Tages über unsere Sterne hinausführen
Im Juli letzten Jahres die Planetary Society startete und testete ein von Carl Sagan inspiriertes Sonnensegel es wurde erfolgreich gezeigt, dass es in der Lage ist, seine Umlaufbahn mit einem Lichtsegel zu ändern, das die Energie von Photonen aus Sonnenlicht in Antriebsenergie umwandelt.
Obwohl die relativ einfache und kostengünstige Herstellung von Sonnensegeln sie zu einer kostengünstigen Methode für die Raumfahrt macht, ist es unwahrscheinlich, dass sie jemals die zum Transport von Menschen erforderliche Antriebsenergie haben. Sie sind auch auf Licht von Sternen angewiesen, was den Laser von Breakthrough Starshot bedeutet-basierte Alternative in Punkt 4 ist die praktikablere Option.
Um die Geschwindigkeit zu erreichen, die für lange Strecken erforderlich ist, benötigen sie auch Zeit zum Beschleunigen. Derzeit werden Sonnensegel als praktikablere Methode für den Transport von Satelliten innerhalb unseres Sonnensystems angesehen, anstatt von Menschen zu entfernten Sternensystemen.
6. Das Magnetsegel ist eine Alternative zum Sonnensegel
Das Magnetsegel ist eine Variation des Sonnensegels, die eher vom Sonnenwind als vom Sonnenlicht angetrieben wird. Der Sonnenwind ist ein Strom geladener Teilchen, der ein eigenes Magnetfeld hat. neuer Wissenschaftler , Ein Magnetsegel würde ein Raumfahrzeug mit einem Magnetfeld umgeben, das das Feld des Sonnenwinds abstößt und zu einem magnetischen Antrieb des Raumfahrzeugs von der Sonne weg führt.
Wie bei Sonnensegeln hat das Magnetsegel leider seine Grenzen als Methode für interstellare Reisen. Wenn sich ein Raumschiff mit Magnetsegelantrieb weiter von der Sonne entfernt, würde die Intensität des Sonnenlichts und des Sonnenwinds dramatisch abnehmen, was bedeutetdass sie nicht in der Lage wären, die notwendige Geschwindigkeit aufzunehmen, um zu einem anderen Stern getrieben zu werden.
7. Interstellare Bewegung in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit ist möglich ... theoretisch
Die Theorie der speziellen Relativitätstheorie besagt, dass Lichtteilchen, Photonen, sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von durch ein Vakuum bewegen. 670.616.629 Meilen pro Stunde. Wenn wir ein Fahrzeug nutzen könnten, das sich dieser Geschwindigkeit annähern könnte, wäre interstellares Reisen eine völlig andere Angelegenheit als heute.
As NASA weist darauf hin Im gesamten Weltraum gibt es tatsächlich Fälle von Partikeln, die keine Photonen sind und auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Von Schwarzen Löchern bis zu unserer erdnahen Umgebung werden Partikel auf unglaubliche Geschwindigkeiten beschleunigt - 99,9Prozent der Lichtgeschwindigkeit - wahrscheinlich dank Phänomenen wie der magnetischen Wiederverbindung - könnte auf zukünftige Forschungen hinweisen, die uns helfen könnten, Methoden zum Erreichen solcher Geschwindigkeiten zu nutzen.
Viele Theorien und hypothetische Methoden für interstellare Reisen in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit wurden bereits vorgeschlagen - einige davon werden in den folgenden Punkten erwähnt.
8. Wurmlöcher bieten möglicherweise eine Verknüpfung zu anderen Teilen des Universums.
Abgesehen von der Vorhersage der Existenz von Schwarzen Löchern, Jahre bevor wir jemals sah einen in einem Bild Einsteins allgemeine Relativitätstheorie ermöglichte auch die Vorhersage der Existenz von Wurmlöchern. Dieser Begriff "Wurmloch", der tunnelartige Abkürzungen beschreibt, die Raum und Zeit durchqueren, wurde vom Quantenphysiker geprägt. John Wheeler der auch den Begriff „Schwarzes Loch“ geprägt hat.
Während Wurmlöcher eine verlockende Idee für die Raumfahrt sind, die im Laufe der Jahre die Fantasie vieler Science-Fiction-Enthusiasten beflügelt hat, ist die Wahrscheinlichkeit, dass wir jemals durch eines reisen könnten, unglaublich gering. Erstens sind wir nicht einmal bestimmte Wurmlöcherexistieren; zweitens wird angenommen, dass jede Art von Materie, die in ein Wurmloch eindrang, dazu führen würde, dass es sich sofort schließt.
Obwohl es möglich sein könnte, die ein Wurmloch umgebende Materie zu stabilisieren und unter Verwendung eines negativen Energiefeldes, das als Geisterstrahlung bezeichnet wird, offen zu halten, befinden sich alle Theorien im Hypothesenstadium und werden höchstwahrscheinlich für viele nicht in wahrer Form getestetJahre zu kommen.
Wurmlöcher sind ebenfalls problematisch, da die Tatsache, dass sie Materie durch den Raum transportieren könnten, bedeuten würde, dass sie auch eine Form der Zeitmaschine sind und daher eine Verletzung der Gesetze von Ursache und Wirkung darstellen würden. Dies hat einige Wissenschaftler nicht aufgehaltenvon der Entwicklung von Theorien und Methoden für Methoden des interstellaren Reisens, die Wurmlöcher nutzen - mehr dazu in Abschnitt 14.
9. Die NASA arbeitet an einem vorgeschlagenen Em Drive, der die Raumfahrt ohne Treibstoff ermöglichen könnte.
Die NASA und andere Organisationen arbeiten an einem vorgeschlagenen kraftstofffreien Motor, der möglicherweise unmöglich ist. Warum? Weil die Auszahlung, wenn sie erfolgreich wäre, so revolutionär wäre, dass sie unsere Fähigkeit zum interstellaren Reisen völlig verändern und einleiten würdeeine neue Ära für die Menschheit.
Der als EmDrive bezeichnete "helikale" Motor wurde erstmals 2001 vom britischen Wissenschaftler Roger Shawyer vorgeschlagen. Shawyer stellte die Hypothese auf, dass wir durch Pumpen von Mikrowellen in eine konische Kammer Schub erzeugen könnten. Theoretisch sollten die Mikrowellen exponentiell von den Kammerwänden abprallenAuf diese Weise würden sie genug Antrieb erzeugen, um ein Raumschiff ohne Treibstoff anzutreiben.
Wenn das nicht genug wäre, sagt der NASA-Ingenieur David Burns, der Teil von Labortests am theoretischen Motor ist, dass ein Raumfahrzeug, das von einem solchen Gerät angetrieben wird, möglicherweise einen Treibstoff benötigt, da der EMDrive keinen Treibstoff benötigt. Erreichen Sie eine Geschwindigkeit von 99,9 Prozent der Lichtgeschwindigkeit .
Während einige Forscher behaupten, Schub erzeugt zu haben während EmDrive-Experimente, die Menge war so gering, dass Kritiker behaupten, die Energie könnte tatsächlich durch externe Faktoren wie die seismischen Schwingungen der Erde erzeugt worden sein.
10. Eine der dunkelsten theoretischen Formen des interstellaren Reisens ist die Rakete der dunklen Materie
In a Studie betitelt Dunkle Materie als mögliche neue Energiequelle für die zukünftige Raketentechnologie Wissenschaftler haben eine Methode für eine Form des Reisens entwickelt, die die Energie der mysteriösen dunklen Materie des Universums nutzt.
Die Forscher hinter dem Papier schlugen eine Variation des EmDrive vor siehe Punkt 9, die die Energie der Dunklen Materie nutzen würde, um eine Rakete zu tanken. Der Vorteil? Ähnlich wie beim EmDrive wäre es ein Motor, der nicht darauf angewiesen istüber die chemische Verbrennung, was bedeutet, dass die Fesseln aus unseren derzeitigen Methoden für interstellare Reisen entfernt werden würden.
Das Problem mit Raketen der Dunklen Materie? Wir wissen so gut wie nichts über Dunkle Materie, abgesehen von der Tatsache, dass es dort ist. Diese Form des Reisens hängt stark von zukünftigen Entdeckungen ab. Es lohnt sich jedoch zu erforschen, einfach weil Dunkle Materie überall ist; wennes könnte als Treibstoff verwendet werden, wir hätten einen endlosen Vorrat.
11. Ingenieure haben an der Entwicklung eines Kernfusionsreaktors für die Raumfahrt gearbeitet
Fusionsraketen sind eine Art Raumschiff, das auf Kernfusionsreaktionen angewiesen ist, um uns in die Ferne des Weltraums zu bringen. Die Möglichkeit, eine solche Rakete zu entwickeln, wurde in den 1970er Jahren von der British Interplanetary Society unter sein Projekt Daedalus.
Diese Raketen würden sich auf die enormen Energiemengen stützen, die während der Kernfusion freigesetzt werden. Die Hauptmethode, die zur Freisetzung dieser Energie in Raketen entwickelt wurde, ist eine Methode, die als Inertial Confinement Fusion bezeichnet wird. Bei dieser Methode würden Hochleistungslaser eine kleine Explosion verursachenKraftstoffpellet, damit seine äußeren Schichten explodieren. Dies würde wiederum die inneren Schichten des Pellets zerdrücken und die Fusion auslösen.
Magnetfelder würden dann verwendet, um den Energiefluss aus der Rückseite des Raumfahrzeugs zu lenken, um es vorwärts zu treiben. Ein solches Fahrzeug könnte in 50 Jahren die Entfernung nach Proxima Centauri zurücklegen. Das Hauptproblem bei dieser Methode? Trotz jahrzehntelanger Arbeit müssen wir noch einen funktionierenden Raketenfusionsreaktor sehen.
12. Kernimpulsantrieb könnte die verrückteste vorgeschlagene Form der interstellaren Reise sein
Die mit Abstand rücksichtsloseste und verrückteste Form der interstellaren Reise, die wir vorgeschlagen haben, ist der nukleare Impulsantrieb. Bei dieser Methode würde ein Raumschiff durch periodisches Werfen einer Atombombe aus dem hinteren Teil des Fahrzeugs angetrieben, bevor es eingesetzt wirdin genau der richtigen Entfernung ab.
Diese Methode wurde ernsthaft untersucht von die Militärtechnologieagentur DARPA der US-Regierung unter dem Codenamen Projekt Orion . Ein Raumschiff mit Kernimpulsantrieb müsste mit einem riesigen Stoßdämpfer ausgestattet sein, der eine starke Strahlenabschirmung ermöglicht, die die Passagiere schützt.
Obwohl ein solches Raumschiff theoretisch Geschwindigkeiten von bis zu 10 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen könnte, wurde das Konzept danach weitgehend fallen gelassen. Atomtestverbote sind in Kraft getreten in den 1960er Jahren.
13. Der Bussard Ramjet würde eine Lösung für das Problem des schweren Kraftstoffs bieten
Der Bussard-Staustrahl ist eine weitere Lösung für eine der Einschränkungen bei der Verwendung chemischer Verbrennung - nämlich das Gewicht des Kraftstoffs. Mit unserer derzeit besten Methode für interstellare Reisen gilt: Je weiter wir wollen, desto mehr Kraftstoff benötigen wir, desto schwererRaumschiff und je langsamer die Beschleunigung.
Der Bussard-Ramjet, der 1960 vom Physiker Robert Bussard vorgeschlagen wurde, greift das Konzept der Fusionsrakete Punkt 11 auf und gibt ihm eine Wendung. Anstatt Kernbrennstoff zu transportieren, würde das Raumschiff Wasserstoff aus dem umgebenden Raum ionisieren.und saugen Sie es dann mit einer großen Schaufel mit „elektromagnetischem Feld“ ein wie im Bild.
Das Hauptproblem bei dieser Methode für interstellare Reisen besteht darin, dass die Schaufel bei einem so geringen Wasserstoffgehalt möglicherweise einen Durchmesser von Hunderten von Kilometern haben muss.
14. Die NASA arbeitet an der Entwicklung eines realen Warp-Laufwerks.
Die Alcubierre-Antrieb war erstmals 1994 vorgeschlagen von Miguel Alcubierre, einem Physiker an der Universität von Wales in Cardiff. Der vorgeschlagene Antrieb würde "exotische Materie" verwenden, bei der es sich um Arten von Partikeln handelt, die eine negative Masse haben und einen negativen Druck ausüben. Eher wichtig ist, dass "exotische Materie"noch nicht entdeckt, was bedeutet, dass der Alcubierre Drive auf einer zukünftigen Entdeckung beruht, die möglicherweise niemals stattfinden wird.
Die Partikel "exotischer Materie" könnten die Raumzeit verzerren und den Raum vor dem Kontrakt des Raumfahrzeugs und den Raum dahinter vergrößern. Dies würde bedeuten, dass sich das Fahrzeug in einer "Warp-Blase" befindet, die sich theoretisch schneller als Licht bewegen könnte, ohne zu brechendie Gesetze der Relativitätstheorie.
Das Hauptproblem? Abgesehen davon, dass es keine Hinweise auf "exotische Materie" gibt, würde der Alcubierre-Antrieb, der im Grunde ein realer Warp-Antrieb von Star Trek ist, Energie benötigen, die der Gesamtenergie des Universums entspricht, um ihn aufrechtzuerhaltenTrotzdem veröffentlichten der NASA-Wissenschaftler Harold Sonny White und seine Kollegen 2012 ein Papier mit dem Titel Warp Field Mechanics 101 Einzelheiten zu den Möglichkeiten eines Alcubierre-Laufwerks.
15. Astronauten benötigen wahrscheinlich reisende Ökosysteme, um die Reise zu überleben.
Für alle Theorien über Warp-Antriebe und EmDrives, die eine Fahrt mit immenser Geschwindigkeit ermöglichen könnten, müssen zukünftige Astronauten wahrscheinlich auf unglaublich lange Reisen vorbereitet sein. Selbst wenn wir mit 99,9 Prozent der Geschwindigkeit von reisen könntenLicht, wir würden ungefähr 4 Jahre brauchen, um zu unserem nächsten Sternensystem, Alpha Centauri, zu gelangen.
Als Forscher und Professor für experimentelle Architektur Dr. Rachel Armstrong sagte der BBC wir müssen anfangen darüber nachzudenken Ökosystem, das die interstellare Menschheit dort draußen zwischen den Sternen einnehmen wird.
„Wir bewegen uns von einer industriellen Sicht der Realität zu einer ökologischen Sicht der Realität“, erklärte Armstrong. „Es geht um die Besiedlung von Räumen, nicht nur um die Gestaltung eines ikonischen Objekts.“
Anstelle des riesigen metallischen Raumfahrzeugs von Filmen wie Alien und 2001: Eine Weltraum-Odyssee Armstrong stellt sich Lebensräume mit viel Platz für große Biome voller organischer Leben vor, die den Menschen auf langen interstellaren Reisen unterstützen können.
16. Cryosleep wird auch für die unglaublich langen Reisen zwischen Sternen in Betracht gezogen
Die Idee des Kryoschlafes wurde ernsthaft in Betracht gezogen, um es Menschen zu ermöglichen, große Entfernungen zurückzulegen, ohne zu altern und ohne für Monate wache Reisen wach sein zu müssen.
2016 finanzierte die NASA die Erforschung einer Art von angehaltene Animation wo ganze Besatzungen für die Dauer langer Weltraummissionen in einen kryogenen Schlaf versetzt werden. Die dahinter stehende Firma SpaceWorks arbeitet an der Entwicklung einer Methode, um Astronauten in eine zu versetzen kontrollierter Zustand fortgeschrittener Unterkühlung, der es ihnen ermöglichen würde, während der langen Reisen durch den Weltraum zu überwintern.
17. Werden wir jemals einen anderen Stern erreichen? Experten glauben, dass wir es tun werden
„Von Beginn der menschlichen Existenz an haben wir zu den Sternen aufgeschaut und dort unsere Hoffnungen und Ängste, Ängste und Träume projiziert“, sagte die Forscherin Dr. Rachel Armstrong. BBC . Dank der Vielzahl von Theorien, theoretischen Modellen und Methoden, die heute entwickelt werden, ist interstellares Reisen laut Armstrong "nicht mehr nur ein Traum, sondern jetzt ein Experiment."
Wie Carl Sagan einmal schrieb: "Alle Zivilisationen werden entweder weltraumtauglich oder ausgestorben." Deshalb interstellares Reisen ist wichtig ; ob wir in hundert oder mehr als tausend Jahren über unser Sonnensystem hinausreichen, das Schicksal unserer zukünftigen Zivilisation hängt letztendlich von der Entwicklung interstellarer Reisetechnologien ab, die uns Entfernungen bringen können, die heute unvorstellbar erscheinen, und zu Orten, die dies tunwir können nur träumen.
Anmerkung des Herausgebers : Eine frühere Version dieses Artikels implizierte, dass das Projekt Breakthrough Starshot von einem "russischen Milliardär" namens Yuri Milner finanziert wurde. Während Milner das Projekt finanziert, ist er auch ein Israeli, was bedeutet, dass er israelisch-russisch ist. Dieser Fehler ist seitdem aufgetretenwurde korrigiert, um seinen Status der doppelten Staatsbürgerschaft als israelisch-russischer Staatsbürger widerzuspiegeln. IE bedauert diesen Fehler.