TEIL C

Solar-Ballone und Solar-Luftschiffe

Das Unternehmen Lighter then Air Solar (LTAS)/CAMBOT LLC. von Michael Walden in Palmales Court, Las Vegas, beginnt bereits in den frühen 1970ern – und später auch in Zusammenarbeit mit der SkyLARC Technologies Ltd. und der University of York – mit der Entwicklung schwebender HAP-Plattformen (High Altitude Platform) sowie SOSCS-Anlagen (Sub Orbital Solar collector and Communications Station) als Relaisstationen für die Telekommunikation. Der 1951 geborene Walden gilt aufgrund einer seltenen Augenkrankheit juristisch als blind – so verbleibt ihm als einziges Fluggefährt, das er vielleicht einmal steuern kann, das Luftschiff. Schon mit 14 beginnt er daher, erste Modelle zu entwerfen.

1974 wird das kleine, ferngesteuerte Modell ‚XEM-1’ gebaut, das Solarzellen-betrieben zum ersten mal am 04.07. startet. Schon hier zeigt sich das charakteristische, flugscheibenförmige Design, welches das Unternehmen auch bei seinen späteren Modellen beibehält. Die Patentierung beginnt 1977 – zeitlich parallel zu weiteren, vom DOE finanzierten Testflügen auf der Nellis Air Force Base.

1978 erreicht das Modell ‚XEM-2’ bereits eine Gesamtflugzeit von 3 Monaten und 3 Tagen. Es ist ein ebenfalls solarbetriebenes Flugobjekt mit einen Durchmesser von knapp 2,5 m. Gemeinsam mit dem mexikanischen Unternehmen SPACIAL wird außerdem die Entwicklung des ‚MLA-24-A’ Luftschiff begonnen. 1980 wird das 3,65 m durchmessende Modell ‚XEM-3’, und 1981 das ähnliche ‚XEM-4’ konstruiert. Nun beginnt auch der Bau des großen Luftschiffes, doch 1982 zerstört ein Hurrikan in Mexiko die Werkstätten und alle Modelle.

Nach dem Wiederaufbau 1983 setzt Walden seine Arbeit mit der Herstellung des bereits etwas größeren ‚MLA-32-A’ fort, das 1985 fertig ist. Bei einer zweistündigen unbemannten Fahrt 1986 erreicht es auch eine Höhe von knapp 20.000 Fuß, doch ein Gaszellenriß verursacht eine so harte Landung, daß es stark in Mitleidenschaft gezogen wird. 1987 wird das Schiff dann repariert, und außerdem wird die ‚MLA-32-B’ auf Kiel gelegt, die am 24.06.1989 zu ihrem Erstflug startet. Es ist das erste bemannte Starrluftschiff, das sich seit über 50 Jahren in die Luft erhebt, hat einen Durchmesser von 20 m und eine Höhe von 12 m. Walden hatte derweil den mexikanischen Unternehmer Mario Sanchez-Roldan kennengelernt, der mit ihm seinen Traum teilte und die Projekte finanzierte.

Ab 1990 arbeitet das Unternehmen an weiteren Luftschiffen wie dem ‚TOURER-90’ für 24 Passagiere, der im Bereich des Ökotourismus eingesetzt werden soll. Alleine schon der 360° Rundblick aus der ebenfalls runden Gondel bietet einen großen Vorteil gegenüber allen anderen vergleichbaren Konzepten. Etwa 75 % der Oberfläche soll mit Solarzellen belegt werden.

Während der Endspiele des World Cup 1990 in Mexico City fliegt das Luftschiff ‚MLA-32-B’ eine Woche lang Werbeflüge, bei denen es täglich von über 20 Mio. Menschen gesehen wird. Nach einer Notlandung aufgrund von Energieproblemen, die ausgerechnet auf einem von aztekischen Bauern besetzten Feld erfolgt, wird das Luftschiff von etwa 2.500 Personen angegriffen und völlig zerstört. Mario Sanchez-Roldan stirbt einen Monat später bei einem Autounfall. Und die Versicherung haftet nicht für Schäden durch ‚wilde Ureinwohner’. Von dem UFO-förmigen Schiff gibt es leider nur sehr bescheidene Schwarzweiß-Fotos.

Zwischen 1991 und 1994 werden die Luftschiffpläne mehrfach der zwischenzeitlich erfolgten technischen Entwicklung angepaßt – und statt für Solarpaneele werden sie nun für den Einsatz von Dünnschicht-Solarzellen vorbereitet.

Nachdem es bis 1995 nicht gelingt, die Finanzierung des ‚Tourer-90’ zu sichern, entwickelt das Unternehmen mit dem ‚X-30’ ein kleines, nur 22 bis 25 m durchmessendes Luftschiff für 2 bis 3 Personen, mit dem es während der Solar Challenge in Australien an dem Solar Airship race Airborne teilnehmen will. Außerdem wird die erste Weltumrundung mit einem solarbetriebenen Luftschiff geplant: ‚The Solar Saucer Tour’.

1996 beginnt das Unternehmen ferner mit der Entwicklung eines Schiffes für 120 Passagiere. An dem ‚LTAS 280’ mit seinen 85 m Durchmesser sind Reiseunternehmen wie Aerocarribe interessiert. Diese Pläne scheinen aber alle nicht umgesetzt worden zu sein.

Daß die Firma SkySat Communications 1997 bei LTAS eine Vergleichsstudie zwischen dem ‚SOSCS’- und dem ‚Skyworm’-Projekt von SkySat bestellt, ist die letzte Meldung auf der Homepage des Unternehmens, die inzwischen auch nicht mehr erreichbar scheint. Die letzten Pressemeldungen stammen aus dem Jahr 2000.

Doch nicht nur mit Solarluftschiffen wird schon früh experimentiert. Der Franzose Dominic Michaelis, auf dessen Seite eine Überfülle an Informationen zu diesem Thema zu finden ist, realisiert bereits 1972 einen Ballon mit 22 m Durchmesser und einem Volumen von mehr als 5.000 m³, der aus einer nur 12 Mikron dünnen, transparenten Mylar-Folie besteht. Innen bringt er drei große, um jeweils 120° versetzte schwarze Absorberfolien an, die bei Sonneneinstrahlung die eingeschlossene Luft erwärmen und für Auftrieb sorgen. Der Erstflug erfolgt im Mai 1973.

1981 baut Michaelis einen Solar-Ballon, der auch Personen transportieren kann. Er besitzt eine Doppelhülle: Innen eine schwarze Dracon-Polyesterhaut mit einem Volumen von 30.000 m³ – und außen eine transparente Hülle aus Melinex-Folie mit einem Volumen von 40.000 m³. Auch hier reicht die Sonneneinstrahlung aus, um den Ballon mit seinen Passagieren in die Luft zu heben. Zur Beschleunigung des Starts und zur Sicherheit besitzt der Ballon allerdings auch einen Brenner. Am 21.08.1981 gelingt dem Piloten Julian Nott die erste Überquerung des Ärmelkanals mit einem Solar-Ballon.

Ein ähnliches Konzept verfolgt seit 1977 auch das Französische Centre National d'Études Spatiales (CNES), das unter dem Namen ‚MIR’ einen Stratosphärenballon mit 40 m Durchmesser entwickelt, dessen Hülle ebenfalls durch Sonnenenergie aufgeheizt werden soll. Als erreichbare Flughöhen werden 18 – 22 km am Tage und 28 - 32 km nachts angegeben (im Jahr 2001 umkreist ein in Bauru, Brasilien, gestarteter ‚MIR’-Ballon in 71 Tagen die Erde – ein bislang ungebrochener Weltrekord).

Anfang der 1980er Jahre beginnen überall Kinder mit schwarzen Folien zu spielen, die zu langen, vorn und hinten geschlossenen Röhren aufgeblasen und in die Sonne gelegt werden. Es dauert nicht lange, bis sie sich langsam in die Luft erheben. Die ‚Solar-Luftschiffe’ werden auch noch Jahrzehnte später immer wieder als Gimmicks Kindermagazinen beigelegt...

An der Umsetzung dieser Technologie in einem größeren Projekt arbeitet eine (leider unbenannte) Hochschule in Japan zwischen 1989 und 2000. Ihr 1.100 m³ großer Ballon steigt auch brav in die Luft, wie man anhand einer bei Franzose Dominic veröffentlichten Bilderfolge sehen kann.

Zwischen 1992 und 1996 arbeitet ein weiterer Franzose erfolgreich an der Entwicklung solarer Ballone. Während der erste Ballon von Jean-Paul Domen im Mai 1992 ein Volumen von nur 30 m³ hat und eine Zuladung von 1 kg auf eine Höhe von 18.000 m befördert, bringt der zweite im Mai 1993 bereits 40 kg auf 12.200 m Höhe – mit einem Volumen von 600 m³. Im Februar 1996 startet sein dritter Ballon, dessen 8.000 m³, Volumen und 25 m Durchmesser eine Zuladung von 270 kg auf eine Höhe von 12.000 m bringt. Ebenfalls 1996 stellt Domen einen solarbetriebenen Fesselballon mit 16 m Durchmesser vor, mit dem Personen in eine Höhe von 300 m aufsteigen können. Er besteht aus einer 15 Mikron dünnen Hülle aus schwarzem Polyethylen.

Weitere, kleinere Versuchsmodelle werden von Emmanuel Laurent und François Kormann in Straßburg entwickelt. 1999 experimentiert auch das Arizona Solar Energy Institute mit Solar-Ballonen.

Im Jahr 2000 wird der nächste Schritt gewagt: Der Personentransport mittels eines Solarballons. Nach Versuchen im Südosten Frankreichs mit kleineren Modellen zwischen 4 und 14,5 m Durchmesser, reist ein Team um Laurent Besset und Raphaël Moreneo nach Mauretanien, wo im Januar 2001 diverse erfolgreiche 1-Personen-Fahrten mit Solarballons durchgeführt werden.

Der hierbei genutzte Solar-Ballon besteht aus einer 20 Mikron dünnen schwarzen Kunststoff-Folie, hat einen Durchmesser von über 20 m, ein Volumen von 1.700 m³ und eine Tragkraft von 120 kg – ausreichend für einen Piloten nebst Ballast. Auf der oben verlinkten Seite von Dominic Michaelis sind die Fahrten ausführlich dokumentiert.

In den Folgejahren werden viele weitere Fahrten unternommen, neue Enthusiasten in der Schweiz, in Frankreich, Belgien, Argentinien, Kanada und Australien schließen sich der wortwörtlichen ‚solaren Bewegung’ an und bauen und fahren mit eigenen Solar-Ballonen. Besonders interessant finde ich den australischen Ballon ‚Sol Aria’, der sich durch eine thermale Asymmetrie auszeichnet, in dem er auf beiden Seiten unterschiedlich stark die Wärme aufnehmende Farben besitzt.

2001 wird in Kolumbien erstmals die ,Fiesta del Globo Solar’ gefeiert. Initiator ist Alejandro Uribe aus Medellin, der sich schon seit 1997 mit Solar-Ballons beschäftigt. Bei der Fieste geht es neben dem technischen auch um den künstlerischen Aspekt. Die von sonnenerwärmter Luft aufsteigenden Objekte zeichnen sich durch gewagte Konstruktionen aus, denen nur die Phantasie Grenzen setzt. Dabei zeigt sich schnell, daß die Außenhülle auch farbig sein kann – solange die Sonne nur stark genug scheint. Gitarren und Schnecken, Wale und UFOs, ein Space-Shuttle und Riesenkraken steigen solarerwärmt langsam in die Luft. Die 2002 gezeigte Heuschrecke von Uribe, dessen Arbeiten unter dem Künstlerlabel BIMANA bekannt sind, ist jedenfalls weit harmloser als diejenigen der Wirtschaftswelt...

2002 startet Pierre Benhaiem mit einem rechteckig geformten Solar-Ballon von 400 m³ Volumen. Mit kleineren Modellen hatte er schon zuvor Luftbildaufnahmen produziert, außerdem beschäftigt er sich mit innovativen Konzepten der Windenergie (s.d.).

Vom September 2003 stammt das Photo mit den drei kleineren Solar-Ballons, auf denen man deutlich die unterschiedlichen Bautechniken erkennt. Neben ihnen werden während dem Coupe Icare 2003 in Saint Hilaire du Touvet aber auch größere Modelle vorgeführt, die eine Person befördern können.

Ein weiterer Franzose, Robert Campesat aus Limoux, beginnt 2005 seine Versuche mit Solar-Ballons in Form kleiner Luftschiffe. Sein viertes Modell von 2006 ist bereits 5 m lang, hat einen Durchmesser von 1,4 m und ein Volumen von 5,1 m³. Bislang scheint er sich jedoch noch nicht mit entsprechenden Antrieben zu beschäftigen – und die ‚Lotte’ (s.u.) ist auch von sonst noch niemanden übertroffen worden.

Eine weitere Gruppe firmiert direkt unter dem Namen solar-balloons.com. Hier wird 2006 ein tetraederförmiger Solarballon präsentiert, der aus konventionellen Mülltüten hergestellt ist. Die US-Gruppe schickt diese Objekte mit Herkunftsangaben und Antwortkarten los und dokumentiert bis zu 1.250 km weite Fahrten – in weniger als 6 Stunden! Außerdem präsentieren sie Bauanleitungen, mit denen man mittels 20 Tüten eine Digitalkamera luftbildfähig macht.

Eine detaillierte Bauanleitung in Deutsch für einen Modell-Solarballon mit einem Durchmesser von 4,8 m und einem Gewicht von 1 kg findet sich auf der Seite von Frank Rebenich aus Langen.

Im September 2006 führt auch die rumänische Luft- und Raumfahrtgesellschaft, eine Nichtregierungsorganisation, einen Versuch mit einem riesigen Solar-Ballon durch. Bei dem Programm namens Stabilo geht es um die Nutzung von Solarenergie, um eine Rakete in eine Höhe von 22.000 m zu bringen, von wo aus sie dann startet um ihre Zielhöhe von 100 km zu erreichen.

Der Ballon hat ein Volumen von 350.000 m³, seine Kunststoff-Folie ist 15 Mikron dünn, und für den Aufstieg auf 22 km Höhe braucht er 1 h 35 min.

Bei einem weiteren Versuch im Dezember 2006 wird eine Passagierkapsel auf eine Höhe von 14.700 m befördert, die anschließend am Fallschirm wieder sanft landet.

Doch nun zurück zu den Solar-Luftschiffen.

Das erste Solar-Kleinluftschiff in Deutschland ist die ‚Lotte’, die unter der Leitung von Prof. Bernd Kröplin ab 1993 an der Universität Stuttgart entwickelt wird. Das ferngelenkte Luftschiff ist 15,6 m lang, hat einen größten Durchmesser von 4 m, und besitzt ein Volumen von 109 m³. Die Spannweite der Leitwerke beträgt 4,4 m. Da die Steuerung und die Instrumente im Inneren des Auftriebskörpers untergebracht sind wird keine Gondel installiert. Die Gesamtmasse beläuft sich auf 98 kg.

Der Antrieb erfolgt über einen Heckpropeller mit einem Durchmesser von 1,7 m, dessen 1,5 kW Motor von einem auf der Oberseite des Luftschiffes angebrachten 7 m² großen Solargenerator mit 1.123 W Maximalleistung gespeist wird. Außerdem kann ein Akkumulator (1 kWh, 20 kg) eingesetzt werden. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 46 km/h und die maximale Flughöhe 1.000 m.

Nach ihrer Fertigstellung wird die ‚Lotte’ 1993 auf der Internationalen Gartenschau in Stuttgart vorgestellt, wo auch viele Flüge für die Zulassung beim Luftfahrtbundesamt (LBA) absolviert werden. Außerdem nimmt das Luftschiff ‚ehrenhalber’ an der World Solar Challenge in Australien teil. Ab 1994 und bis einschließlich 2002 führt die ‚Lotte’ eine Vielzahl von Luftschadstoff- und anderen Messflügen durch. Auch zum ersten Spatenstich beim Bau der CargoLifter-Werfthalle in Brand am 01.05.1998 ist sie dabei – ebenso während der Festivitäten ‚100 Jahre Zeppelin’ am 02.07.2000 in Friedrichshafen.

Im Vorfeld der Verhüllung des Reichstages im Juni/Juli 1995 bemühe ich mich, dieses Luftschiff nach Berlin zu holen. Im Rahmen meines Projektes Airship over the wrapped Reichstag, für dessen Durchführung ich von Christo und Jeanne Claude ‚Freie Hand’ bekommen hatte, soll das kleine, ferngelenkte Solarluftschiff ein größeres empfangen, das mit Passagieren vom Flughafen Tempelhof aus kommt, und es bei seinen Runden über dem imposanten und wunderschön verpackten Gebäude begleiten – ganz sicher auch zur besonderen Freude aller Kinder.

Leider läßt sich das Projekt nicht realisieren, da auch die beiden anderen in Frage kommenden Luftschiffe mit Passagiertransport-Genehmigung innerhalb der wenigen Monate vor dem Event Hüllenrisse bekommen und ausfallen. Dies ist jedoch eine andere Geschichte, die ich deshalb auch woanders erzählen werde.

An dem Airborne World Scholar Challenge Race 1996 will auch ein Team von 20 Studenten der University of Virginia unter der Leitung von George Weinman teilnehmen, das ein eigenes Luftschiff gebaut hat (Project SECAP), über das allerdings keine Informationen zu finden sind – ebenso wenig wie zu dem Rennen selbst. Überhaupt muß ich im Herbst 2006 feststellen, daß viele der Seiten, die ich mir in den vergangenen zwei Jahren markiert hatte um sie für diese Recherche zu nutzen, nun nicht mehr erreichbar sind.

1997 wird von dem Unternehmen Advanced Aircraft Hybrid in Eugene, Oregon, ein ferngesteuertes elektrisch betriebenes Kleinluftschiff ‚Wasp Drone’ speziell für die Luftbildfotografie entwickelt. Es ist mit einem 12 V System mit 400 W Leistung ausgestattet. Die Firma konzipiert auch andere Luftschiffe sowie Bodeneffekt-Vehikel.

1998 erscheint in der Cambridge Aerospace Serie das von dem arabischstämmigen Ingenieur Gabriel A. Khoury zusammen mit J. David Gillett herausgegebene Buch Airship Technology. Khoury hatte schon im November 1986 unter dem Titel ,The Case for a Solar Powered Airship’ ein entsprechendes Konzept für ein Luftschiff mit Solarantrieb vorgelegt – von einer Umsetzung ist mir allerdings nichts bekannt.

Ein ähnliches Konzept liegt dem (undatierten) Projekt ‚Sunship’ zugrunde, mit dem es gelingen soll, die Welt mittels Solarenergie zu umfliegen. Es handelt sich um den Plan für ein Starrluftschiff, in dem drei Personen auch den Atlantischen bzw. den Pazifischen Ozean in niedriger Höhe überqueren können. Bei größeren Höhen können zwei Personen mitfliegen, und sehr große Höhen erreicht das Schiff mit nur einer Person an Bord. Das Konzept der Entwickler des Solarseglers ‚Sunseeker’ (s.o.) sieht vor, daß das ‚Sunship’ auch den bisherigen Höhenrekord für Luftschiffe von 24.000 Fuß brechen kann.

Das US-Unternehmen Lockheed Martin NE&SS-Akron erhält 1928 den ersten Auftrag der US-Navy für den Bau eines Starr-Luftschiffes, der ,USS Akron’. Seit jener Zeit hat Lockheed Martin mehr als 300 Luftschiffe und mehrere Tausend Blimps gebaut. Im September 2003 unterzeichnen die Lockheed Martin Naval Electronics & Surveillance Systems in Akron, Ohio, einen Vertrag zur Entwicklung eines Luftschiffs für große Flughöhen (High Altitude Airship HAA). Als unbemannte Solar-Luftschiffe sollen sie z.B. für den Grenzschutz eingesetzt werden – für einen Zeitraum von mindestens einem Monat und in einer Höhe von mehr als 21 km über dem Meeresspiegel. Dabei kann jedes der ‚fliegenden Augen’ eine Fläche mit einem Durchmesser von knapp 1.000 km kontrollieren.

Der Prototyp soll beweisen, daß ein derartiges Luftschiff langfristig und quasi-geostationär in der Stratosphäre fliegen und als Plattform für militärische o.a. Nutzlasten dienen kann. Nach der 1. Phase, vermutlich eine Machbarkeitsstudie, wird die 2. Phase (Oktober 2003 bis Juni 2004) mit 40 Mio. $ finanziert. Mit dabei ist die Firma Iowa ThinFilm Technologies Inc., welche die Dünnschicht-Solarzellen für die Luftschiffe liefert.

Anschließend soll in einer 3. Phase der Prototyp gebaut warden, wofür 50 Mio. $ bereitstehen (Juni 2004 bis Juli 2006). Für die anschließende Evaluationsphase 4 werden weitere 9 Mio. $ veranschlagt (August 2006 bis Juli 2008).

Die HAA-Luftschiffe sollen 152 m lang werden, bei einem Durchmesser von 46 m. Sie sind in der Lage Nutzlasten bis zu 1,8 t zu befördern. Die Energieversorgung der elektrischen Propeller, welche der ‚festen’ Positionierung des Luftschiffes dienen, erfolgt durch Solar- und Brennstoffzellen, außerdem kann die Nutzlast mit mindestens 75 kW Strom versorgt werden.

Anfang 2007 gibt das U.S. Army Space and Missile Defense Command bekannt, daß man den Bau von insgesamt 11 HAA-Luftschiffen beabsichtigt, von denen das erste 2009 in Dienst gestellt werden soll.

An einem ähnlichen Konzept arbeit man seit 2005 auch an der Johns Hopkins University. Die grundlegende Technologie wird anhand eines kleinen Modell-Blimps nachgewiesen – doch das Gesamtkonzept geht wesentlich weiter: Die Luftschiffe namens High Altitude Reconnaissance Vehicle (HARVe) sollen nämlich von Schiffen, U-Booten oder Flugzeugen aus mit Raketen in die Stratosphäre geschossen werden, wo sie sich selbst entfalten, mit Gas auffüllen und dann mittels ihrer Solarzellen den Betrieb aufnehmen.

Auch an der Purdue University arbeiten 10 Forscher an einem HAA-Konzept, das auf einer Energieversorgung durch Solar- und Brennstoffzellen basiert. Sie werden vom U.S. Air Force Research Laboratory finanziert.

RTI International gilt als zweitgrößte, unabhängige Non-Profit-Forschungsorganisation der USA und in Research Triangle Park, North Carolina, beheimatet. Gemeinsam mit ihren Partnern Applied EM, der International Communications Group und TechSphere Systems International testet die Organisation bereits Mitte 2006 den Einsatz ‚aufgemalter’ Antennen auf Luftschiffen. TechSphere arbeitet wiederum mit dem Unternehmen 21st Century Airships zusammen, um ebenfalls ein HAA-Luftschiff zu entwickeln. Bei dem Testflug kommt ein ,SA-60’-Luftschiff zum Einsatz.

In Europa endet im Oktober 2006 ein dreijähriges, EU-finanziertes Forschungsvorhaben, das von der britischen University of York geleitet worden ist. Bei dem CAPANINA-Projekt werden Ballone, Luftschiffe oder unbemannte, solarbetriebene Flugzeuge als high-altitude platforms (HAPs) eingesetzt – als Relais für drahtlose und optische Kommunikationssysteme.

Ein solar-unterstütztes, elektrisch betriebenes Luftschiff läßt sich im Dezember 2005 der Amerikaner Daniel Geery aus Salt Lake City, Utah, patentieren. Sein ferngesteuertes Kleinmodell ‚Hyperblimp’ ist vollständig transparent, hat ihn 1.000 $ gekostet und fliegt ausschließlich mittels PV-Paneelen, Batterien werden nicht mitgeführt.

Im Juni 2006 stellt der Unternehmer Kamal Alavi gemeinsam mit einem Team von mehr als 50 Schweizer Wissenschaftlern der ETH Zürich und Lausanne, der Universität Neuenburg sowie der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt (EMPA) eine fliegende Handyantenne vor, die aus einem 60 m langen Luftschiff mit GPS-Autopilot und Geräte-Plattform besteht, an dem ein kleines Flugzeug angekoppelt ist.

Die ‚X-Station’ von StratXX soll in 21 km Höhe stationiert werden, ihre Energie bezieht sie aus Solarpanelen, und die Systemkosten für eine Station werden auf 20 bis 25 Mio. € geschätzt. Dies ist nur ein Bruchteil dessen, was vergleichsweise ein Satellit kosten würde. Und während für Satelliten das 30- bis 40-fache zu zahlen ist und man oft jahrelang auf den Start warten muß, kann eine ‚X-Station’ mit nur geringem zeitlichen Vorlauf und von fast jedem beliebigen Punkt aus gestartet werden.

Bei einem in der Summe gerechneten Stückpreis von 200.000 € sind sogar Mobilfunkmasten teurer. Außerdem reicht eine einzige Station aus, um z.B. die ganze Schweiz zu versorgen – womit auch alle bisherigen Mobilfunkmasten wegfallen könnten. Für das gesamte Europa genügen ca. 20 dieser Kommunikations-Luftschiffe.

Die Idee an sich ist nicht neu, japanische und amerikanische Firmen haben es auch schon mit Luftschiff-Designs versucht, doch die Materialien erwiesen sich als zu schwer, bei Hightech-Zeppelinen bis zu 300 g/m². Alavis Idee zur Gewichtsoptimierung auf 20 bis 30 g/m² ist die Kombination der bekannten High-Altitude-Ballontechnologie, wie sie schon seit den 1960er Jahren für meteorologische Forschungsballons angewandt wird, mit einem darunter montierten unbemannten Kleinflugzeug, das mit seinem solargetriebenen Propeller dafür sorgt, daß die X-Station geostationär bleibt – was auch einfach ist, da die Windgeschwindigkeiten in der Stratosphäre relativ niedrig sind und die Windkraft aufgrund der wesentlich geringeren Luftdichte auch entsprechend schwächer ist.

Ende September 2006 bestätigt ein erfolgreicher Testlauf, bei dem eine Plattform für Kommunikations-, Sende- und Überwachungsanwendungen an einem Stratosphärenballon innerhalb weniger Stunden auf die Einsatzhöhe von 21 km aufsteigt, die Funktionsfähigkeit der Near-Space-Technologie. Der erste Prototyp soll Mitte 2007 gestartet werden.

Auch die in Pembroke Pines, Florida, beheimatete Sanswire Networks, LLC, eine Tochter der GlobeTel Communications Corp., stellt 2006 das Konzept für ein solarbetriebenes Stratosphären-Luftschiff vor – und hat auch gleich einen passenden Namen dafür. Der ,Stratellite’ ist ein starres Leichter-als-Luft Vehikel, das für den unbemannten Betrieb in Höhen bis zu 20.000 m und als Alternative zu Satelliten konstruiert wird. Bislang hat das Unternehmen nur Demonstrationsflüge mit einem kleinen Prototypen durchgeführt; Partner sind die NASA und die Air Force.

Im Oktober 2006 wird in den Blogs das Konzept des kalifornischen Unternehmens Worldwide Aeros Corp. in Montebello verbreitet, dessen ‚ökologisches’ Großraumluftschiff’ das erste werden soll, das rein elektrisch betrieben wird. Es soll 150 – 180 Passagieren eine luxuriöse Kreuzfahrt-Atmosphäre bieten ... oder bis zu 20 Lastwagenladungen an Waren transportieren können. Die äußere Hülle der ,Turtle Airship’ soll aus einem festen Material wie Aluminium, Titanium, oder Edelstahl bestehen, der die innere Hülle voller Helium schützt. Die Außenfläche wird außerdem mit amorphen Dünnschicht-Solarzellen laminiert, um den Strom für die Elektromotoren zu produzieren. Als Reserveenergie wird ein mit Biodiesel betriebener Generator mitgeführt. Die Solarluftschiffe sollen bis zu 320 km/h schnell werden.

In einer Pressemeldung vom Juli 2008 kündigt Firmenchef Darren Campbell an, daß ein Prototyp des in den USA und Spanien gestalteten Luftschiffes in Singapur bereits in Bau ist. Die ersten Testfahrten sollen noch im Laufe des Jahres stattfinden – und für 2009 wird bereits eine Weltumfahrt geplant.

An der Technologie, Luftschiffe in 20 km Höhe schweben zu lassen um teure Kommunikations-Satelliten zu ersetzen wird weiterhin gearbeitet. Die Presse meldet Ende 2007 jedoch, daß sich die Umsetzung der Idee immer wieder verzögert, obwohl die ersten funktionierenden Dienste schon für die Jahrtausendwende angekündigt waren. Die US-Firma Sky Station International hatte schon 1998 die entsprechenden Genehmigungen der US-Telekombehörde erhalten.

Inzwischen mußte das Unternehmen ganz aus dem Rennen um die solarbetriebenen Stratosphärenluftschiffe aussteigen, während sich Straxx aus der Schweiz und eine deutsch-amerikanische Kooperation die Führungsposition teilen. Straxx plant nach erfolgreichen Flügen bis auf 30 km Höhe in den Jahren 2006 und 2007 einen kompletten Prototypen bis 2009 und eine erste kommerzielle ‚X-Station 100’ im Jahr 2010, während sich die US-Kommunikationsfirma Globetel für die weitere Entwicklung ihres Luftschiffs ‚Stratellite’ Unterstützung aus Deutschland sichert: Zukünftig soll das Projekt gemeinsam mit der Firma TAO vorangetrieben werden, einem von Prof. Bernd Kröplin geleiteten Spin-Off der Universität Stuttgart.

Luftschiffe, die als fliegende Windenergieanlagen eingesetzt werden sollen, behandle ich im Kapitel Andere Windenergie-Systeme.

Weltraum-Solarsegel

Wie bei den klassischen durch Wind angetrieben Segelschiffen, können auch im Weltall große Segel entfaltet werden, die mit ihrem dünnen reflektierenden Material auf den sehr schwachen, aber nie versiegenden Schub reagieren, der vom Sonnenlicht ausgeübt wird. Dies erlaubt dem Sonnensegler, nahezu ohne Begrenzungen Kurs durch das Sonnensystem zu nehmen. In Erdentfernung übt das Licht der Sonne einen Schub von 9 Mikro-Newton auf jeden Quadratmeter Segel aus, entsprechend 900 g Masse auf jeden Quadratkilometer. Die Energie wird hier ohne jede Zwischenspeicherung direkt umgesetzt

Wegen des geringen Drucks der Lichtteilchen beschleunigt ein Segler zuerst mit nur 18 cm pro Stunde, doch je länger und kontinuierlicher das Sonnenlicht auf die Segel wirkt, desto schneller wird er. Nach 100 Tagen liegt die Geschwindigkeit bei rund 16.000 km/h, nach drei Jahren sogar schon bei 160.000 km/h. 

1915 werden in Russland die ersten ernsthaften Überlegungen von Yakov Pelerman zum photonischen Antrieb veröffentlicht, und 1924 entwerfen die russischen Raumfahrtpioniere Konstantin Ziolkowski und Friedrich Zander das erste Sonnensegel-Konzept. Der Ausdruck ‚Sonnensegler’ erscheint 1958 in einem Artikel des amerikanischen Ingenieur X. Garvin, und inspiriert Arthur C. Clarke 1963 zu seiner Kurzgeschichte Der Wind von der Sonne, in der es um eine Sonnensegler-Regatta von der Erde zum Mond geht.

Als die NASA 1973 über das Rendezvous eines Raumfahrzeugs mit dem Halley’schen Kometen nachdenkt, wird ein Forschungsprogramm für Sonnensegler initiiert, das später aus finanziellen Gründen wieder fallengelassen wird. Mehrere Wissenschaftler und Techniker vom Jet Propulsion Laboratory gründeten daraufhin die World Space Foundation mit dem Ziel, die technische Durchführbarkeit des Sonnensegelns zu beweisen.

1981 schließen sich in Europa mehrere Raumfahrt-Profis, hauptsächlich von ONERA und von CNES, mit Interesse an Sonnenseglern zusammen, um die Union pour la Promotion de la Propulsion Photonique (U3P) zu gründen, deren Ziele denen der World Space Foundation gleichen. Außerdem kommt nun noch die Idee einer Sonnensegler-Regatta zwischen Erde und Mond hinzu.

Für 1992 wird zum 500-jährigen Jubiläum der Entdeckung Amerikas durch Christopher Kolumbus eine Regatta mit drei Solar-Seglern geplant (weil dieser ebenfalls mit drei Schiffen unterwegs gewesen war), die tief ins Weltall hinaus führen und deren Wendeboje der Mond sein soll.

Für die USA soll das ‚Solar Sail Race Vehicle’ der World Space Foundation ins Rennen gehen, das mit seinem silberbedampftem 3.000 m²-Kunststoffsegel an einen quadratischen Kinderdrachen erinnert, während der 20 kg wiegende ‚Heliogyro’-Segler des MIT acht Segelblätter von 170 Meter Länge aufweist. Technisch führend scheint allerdings das Modell der englischen Firma Cambridge Consultants zu sein, dessen Segel sich scheibenförmig um die Nutzlastkapsel auffaltet und dabei die Rekordgröße von 60.000 m² bei 276 m Durchmesser erreicht. Dank verstellbarer Rippen kann das Segel außerdem Schüssel- oder Sattelform annehmen. Enttäuschenderweise finden sich keine Sponsoren für den ‚Columbus 500 Space Sail Cup’, und die Klipper werden nicht gebaut.

1993 und 1999 werden an der russischen Raumstation MIR die Entfaltungsmechanismen von zwei Sonnensegeln getestet, die Ergebnisse sind jedoch unbefriedigend.

Das Deutsch/Europäische Projekt von DLR und ESA ‚Solar Sail’ zeigt 1999 bei einer Bodendemonstration die Entfaltung eines 20 × 20 m großen Sonnensegels. Für 2006 wird eine Demonstration im Orbit mit einem Solar-Sail von 28 m Spannweite geplant.

Die Mission des Weltraumseglers ‚Cosmos 1’ der privat finanzierten amerikanisch-russischen Forschungsgesellschaft Planetary Society in Pasadena kostet 3,3 Mio. € und ist mit Sponsorengeldern finanziert. Die 100 kg schwere Sonde soll die neue Sonnensegel-Antriebstechnik testen. Ihre acht dreieckigen und jeweils 15 m großen Segel aus Aluminium-beschichtetem Mylar sind wie die Blätter eines Hubschraubers angebracht und frei beweglich. Das Material ist 5 µm dick (etwa 20-mal dünner als menschliches Haar) und gilt derzeit als das leichteste Gewebe bei höchster Festigkeit.

Doch der Start 2001 von einem russischen U-Boot in der Barentsee geht schief. Nach Angaben der russischen Raketenbaufirma Makejew setzt der Antrieb der ersten Stufe der Trägerrakete aus, aber die umgebaute Militärrakete vom Typ ‚Wolna’ verfügt über keine Ersatzzündung. Auch ein weiterer Versuch 2005 endet mit einem Raketenfehler.

Die japanische Raumfahrtagentur ISAS führt im August 2004 einen erfolgreichen Test zur Entfaltung zweier Sonnensegel in einem suborbitalen Flug durch.

Unter den sechs sogenannten ‚Centennial Challenges’ der NASA 2006, bei denen Preisgelder zwischen 500.000 und fünf Millionen US-Dollar zu gewinnen sind, gibt es auch die ‚Station-Keeping Solar Sail Challenge’ zur Entwicklung neuer Raumfahrzeuge mit Solar-Segel-Antrieb, die in zwei Kategorien unterteilt ist: 2,5 Mio. $ erhält, wer als Erster mit einem Solar-Fahrzeug einen Streckenverlauf im All mit definierter Mindestbeschleunigung absolviert. Ziel ist der etwa 1,5 Mio. km von der Erde entfernte Lagrangepunkt L1. Ebenfalls 2,5 Mio. $ bekommt, wer als Erster eine Zielregion ober- oder unterhalb des Lagrangepunktes L1 erreicht und diesen Punkt 90 Tage fixiert.

Theoretisch besteht auch die Möglichkeit, den Sonnenwind mittels ‚magnetischer Segel’ einzufangen. Damit meint man ein um das Raumschiff erzeugtes starkes Magnetfeld, das in einer Plasmablase eingeschlossen ist.

Der Vorteil eines solchen Segels wäre die große Nutzfläche (man denkt hier an einen Durchmesser von bis zu 15 km) fast ohne Materialeinsatz. Der Nachteil ist, dass ständig Plasma nachgeliefert werden muss, weil es langsam aus dem Magnetfeld entweicht. Diese Methode wird als Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion (M2P2) bezeichnet.

Und auch das Unternehmen KiteShip in Martinez, Kalifornien, das sich VLFFS-Lenkdrachen als Antriebsquelle für Schiffe beschäftigt, schaut über den Planetenrand hinaus und projektiert bereits Segel für den Einsatz in der Marsatmosphäre und für Reisen zum Jupiter.

Damit endet die lange Reise durch die wahrlich große Welt der (bekannten) Erneuerbaren Energien. Doch bevor Sie meinen digitalen fliegenden Teppich wieder verlassen, gibt es noch ein Abschluß-Statement - das ich Ihnen gerne ans Herz legen möchte.

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