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Solar-Luftschiffe und Solar-Ballone (1)


Da zu diesen Flugobjekten auch elektrische Luftschiffe gehören, ist es nur passend, daß die Geschichte mit eben einem solchen beginnt.

La France 1879

La France (1879)

Der französische Hauptmann Charles Renard befaßt sich nach Beendigung des Deutsch-Französischen Krieges 1870/71 mit der Entwicklung von Luftschiffen und erhält - nachdem er ein überzeugendes Modell präsentieren kann - 200.000 Franc aus der Staatskasse. Damit finanziert er gemeinsam mit seinem Bruder Paul und dem Hauptmann Arthur H. C. Krebs im Jahr 1879 im Hangar Y bei Chalais Meudon in der Nähe von Paris den Bau eines 50,3 m langen Luftschiffs (andere Quellen: 52 m), das von einem 9 PS Elektromotor und einem 7 m durchmessenden Holzpropeller angetrieben wird.

Hangar Y ist übrigens die älteste Luftschiffhalle der Welt und eine der wenigen, die in Europa heute noch existieren, weshalb sie 2002 als Kandidat auf die Liste des Weltkulturerbes gestellt wird.

Das Elektroluftschiff La France mit Akkubetrieb beweist im August 1884 bei seinem Jungfernflug zum ersten mal, daß der Bau und Betrieb eines lenkbaren Luftschiffes möglich ist. Bei seiner Erstfahrt absolviert es in 23 Minuten und in einer Höhe von bis zu 300 m einen 7,6 km langen Rundkurs und landet dann wieder an seinem Startplatz. Es ist auch das erste Mal, daß eine Flugmaschine an den Ort ihres Abflugs zurückkehrt.

Auf insgesamt sieben Flügen zwischen 1884 und 1885 gelingt dem Luftschiff fünf Mal die Rückkehr zum Startpunkt, wobei unterwegs eine Höchstgeschwindigkeit von 22,32 km/h erreicht wird. 1889 wird das Luftschiff, das ein Volumen von 1.900 m3 hat, auf der Pariser Weltausstellung präsentiert.

Besonders interessant ist, daß Renard gleichzeitig auch noch die Duchfluß-Batterie erfindet, mit der er den 6,25 kW Elektromotor versorgt, der den Propeller seines Luftschiffs antreibt. Vielleicht hat dies die Umsetzung etwas verzögert, weshalb er den allerersten elektrisch betriebenen Flug nicht für sich verbuchen kann.

Schon 1881 stellen nämlich die Brüder Albert und Gaston Tissandier aus Paris, die sich zuvor erfolgreich mit Heißluft-Ballonen beschäftigt hatten, ein privat finanziertes Luftschiff vor, das mit einem 1,5 PS Elektromotor der Firma Siemens bestückt ist, welcher die zweiflügelige Luftschraube antreibt.

Und dieses Luftschiff absolviert seinen Erstflug bereits am 8. Oktober 1883. Ein zweites Modell mit einem stärkeren Elektromotor wird im August 1884 durch das französische Militär abgenommen und erstmals erprobt. Es ist nett von Moldavien, den Pionieren mittels der abgebildeten Briefmarke wenigstes ein kleines Denkmal zu setzen.

Titelbild 1934 Grafik

Titelbild 1934
(Grafik)


Danach lassen sich über viele Jahrzehnte keine weiteren Spuren mehr von elektrisch angetriebenen Luftschiffen finden.

Erst 1934 erscheint auf dem Titelblatt der Oktoberausgabe des US-Magazins Modern Mechanix die Zeichnung eines gewaltigen Luftschiffes, das gleichzeitig als fliegender Flughafen dienen soll.

Besonders interessant ist, daß das schwebende Aerial Landing Field durch ein Fotozellen-Feld auf dem Teil der Dachfläche, das nicht als Star- und Landebahn dienen soll, mit Strom versorgt werden soll, welcher die Elektromotoren an den insgesamt zehn Gondeln an beiden Seiten des Rupfes betreibt.

Das Magazin spricht diesbezüglich von „jüngsten Experimenten bei der Umwandlung von Sonnenstrahlen in elektrische Energie“, welche zu der damals recht ungewöhnlichen Idee geführt hätten. Die Fotozellen sollen aus einer „soliden Kupfer-Anode mit oxidierter Oberseite“ und einem darüberliegenden „transparenten Kupferfilm“ bestehen. Daher die uns ungewohnte rote Farbe in der künstlerischen Wiedergabe der Idee.

Faszinierend ist aber noch etwas anderes an dieser Veröffentlichung aus dem Jahre 1934, denn 20 Jahre bevor in den Bell Laboratories die ersten brauchbaren Silizium-PV-Zellen hergestellt wurden, entwickelte der Autor des Beitrags Ansätze der Vision einer dezentralen regenerativen Energieversorgung: „Photozellen wandeln die Energie der Sonne in Elektrizität um. Wenn dies anwendungsorientiert ausgenutzt werden kann, dann kann das Dach eines gewöhnlichen Hauses genutzt werden, die Elektrizität für die Wohnung zu generieren.“


Zwischen den 1950er und den 1970er Jahren werden übrigens in vielfachen Variationen Luftschiffprojekte mit Kernreaktorantrieben entwickelt – und wir können von Glück sagen, daß die Quelle, der sich Informationen hierüber am besten entnehmen lassen, den Titel Luftschiffe, die nie gebaut wurden trägt. Das von Wolfgang Meighörner herausgegebene Buch erscheint 2002 in Friedrichshafen.

An seine Grenzen getrieben wurde der Gigantismus im Jahr 1972 mit dem ZRCVN-Konzept des amerikanische Naval Research Laboratory, einem atomar angetriebenen Koloß mit weit mehr als einer Million Kubikmeter Traggas, der 75 - 100 strategische Atombombenflugzeuge an Bord haben sollte.


Eine noch gewaltigere Vision als das Luftschiff aus dem Jahr 1934 geht auf den Architekten, Erfinder, Systemtheoretiker und Philosophen Richard Buckminster Fuller zurück.

Im Jahre 1960 ersinnt er gemeinsam mit dem japanischen Architekten Shoji Sadao das Project for Floating Cloud Structures das auf einer Verbindung der von Fuller entwickelten geodätischen Formen und seiner Tensegrity-Technik basiert. Dabei sollen die am Himmel schwebenden, riesigen Kugelstädte mit einem Durchmesser von einer Meile (1,6 km) jeweils bis zu 7.000 Menschen eine Heimat bieten.

Laut Fuller können sich die Gebilde selbst in der Luft halten, bedingt durch das Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis der gigantischen Sphäre. Schon mit Luft in Raumtemperatur im Inneren würden sie schweben wie Heißluftballone, und die Höhe ließe sich mit kaum fühlbaren Temperaturveränderungen regulieren.

Weshalb das unter dem Namen Cloud Nine bekannte Projekt an dieser Stelle erwähnt wird, liegt an den weiteren Vorstellungen Fullers. Die Mini-Städte sollen sich nämlich komplett autark versorgen: Nahrung würde in Farmen abgebaut, Wasser stets aufbereitet und Elektrizität mit Solarzellen gewonnen werden. Dabei können die Sphären-Städte entweder frei umher schweben und dessen Bewohner so die Welt sehen, oder sie werden an Bergen verankert. Und in jedem Fall sollen Bewohner mit Solar-betriebenen Flugzeugen zwischen den Städten hin und her reisen.

Auch wenn es weder Fuller noch uns bislang vergönnt war, eine Cloud Nine am Himmel zu sehen und zu besteigen, lebt die Idee auch heute noch fort. So stellte der Designer und Architekt Tiago Barros vom Cargo Collective im Jahr 2011 sein Projekt Passing Cloud vor, bei dem sich mehrere Ballonkugeln zu einer großen Schwebestadt verbinden (s.u.).

Desert Cloud

Desert Cloud


Bis zu den ersten Umsetzungen solcher Visionen dauert es dann jedoch noch über 10 Jahre, als der britische Künstler Graham Stevens das Projekt Desert Cloud produziert, das er 1972 in der arabischen Wüste in der Nähe von Kuwait aufsteigen läßt und filmt.

Dabei handelt es sich um eine aufblasbare, pneumatische Konstruktion, die rein durch Sonneneinstrahlung schwebt – in 4 - 6 m Höhe und als angenehmer Schattenspender, wie man in dem damals aufgenommen Film sieht, der immer wieder bei Architekturausstellungen gezeigt wird.

Auf dem Screenshot erkennt man deutlich die fünf geschwärzten, senkrechten Lamellen innerhalb der 250 x 1150 x 750 cm großen Struktur aus Mylar, welche sich in der Sonne aufheizen und damit auch die innen eingeschlossene Luft erwärmen. Der ,schwebende Teppich’ ist inzwischen ein Exponat des Architekturmuseums Les Turbulences - Frac Centre in Orléans, Frankreich. Über größerformatige Umsetzungen ist bisher aber nichts bekannt.


Auch die Entwicklung von unbemannten stratosphärenbasierten Plattformen mit langer Verweildauer reicht bis in die 1960er Jahre zurück. Luftschiffe sind für die Aufgabe einer geostationären Positionierung in Höhen von 20 – 30 km besonders gut geeignet, weil sie mit geringem Energieaufwand auskommen. Aus Gründen der Wartungszyklen, des Wirkungsgrades und der Abwesenheit von Gewichtswechseln durch Brennstoffverbrauch ist ein elektrischer Antrieb für diese Aufgaben am besten geeignet, während sich für die Energieversorgung ein solares System anbietet.

Bereits 1970 steigt ein Luftschiff auf eine Höhe von 20 km, wo es zwei Stunden lang mit seinem Solarantrieb navigiert. Vertreter der Herstellerfirma des High Platform II genannten Vehikels, Raven Industries, schreiben später, daß es sich dabei wahrscheinlich um das einzige Luftschiff gehandelt habe, das jemals motorisiert in der Stratosphäre geflogen sei. Die PV-Zellen sind direkt oberhalb der Rumpfnase zu erkennen.

Nach dieser Premiere verbleibt das Feld solcherart Luftschiff-Plattformen aber lange im Bereich von Entwicklungsstudien – und erst in den 1990er Jahren werden in den USA, Japan, Südkorea und auch in Europa ernsthafte Machbarkeitsstudien durchgeführt, da diese preiswerte Alternative zu weltraumgebundenen Satelliten mit dem wachsenden Bedarf an Telekommunikations-Plattformen zunehmend interessant wird (s.u.).


Das Unternehmen Lighter then Air Solar Inc. (LTAS) / CAMBOT LLC von Michael Walden in Palmales Court, Las Vegas, beginnt bereits in den frühen 1970ern – und später 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 von Solarzellen betrieben zum ersten mal im Juli 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 ersten großen Luftschiffes, doch 1982 zerstört ein Hurrikan in Mexiko die Werkstätten und alle Modelle.

Solarluftschiff MLA 32 B

MLA-32-B

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. Aufgrund seiner geodätischen Gerippe-Konstruktion ist es das erste bemannte Starrluftschiff, das sich seit über 50 Jahren in die Luft erhebt. Es hat einen Durchmesser von 20 m und eine Höhe von 12 m, scheint aber nicht mit Solarzellen ausgestattet gewesen zu sein. Walden hatte zwischenzeitlich 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 Ende des UFO-förmigen Schiffs gibt es 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.

Solarluftschiff Tourer-90 Grafik

Tourer-90 (Grafik)

Nachdem es bis 1995 nicht gelingt, die Finanzierung des Tourer-90 zu sichern, entwickelt das Unternehmen mit dem X-30 ein kleines, nur 22 - 25 m durchmessendes Luftschiff für 2 - 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, ebenso wenig wie Waldens kühne Idee, das aus der Science-Fiction-Serie Star Trek bekannte Raumschiff Enterprise in Originalgröße als Vergnügungsluftschiff zu bauen. Die Antriebsleistung von 2.000 kW soll ein Hybridantrieb aus Photovoltaik und Bio-Treibstoff erbringen, und die Baukosten werden mit 300 Mio. $ kalkuliert, die sich bereits nach drei Jahren amortisiert haben sollen.

Die letzte Meldung auf der Homepage des Unternehmens besagt, daß die Firma SkySat Communications bei LTAS im Jahr 1997 eine Vergleichsstudie zwischen dem SOSCS- und dem Skyworm-Projekt von SkySat bestellt habe. Die letzten Pressemeldungen stammen aus dem Jahr 2000, und inzwischen die auch als Walden Aerospace bekannte Firma überhaupt nicht mehr auffindbar. Was nach dieser jahrzehntelangen, gewaltigen Pionierarbeit äußerst bedauerlich ist.


Im Info 27 des Deutschen Hängegleiterverbands e.V. (DHV) wird im Jahr 1984 über ein Solar-Luftschiff mit dem Namen SOLUS  berichtet – das wohl auf den deutschen Solarpionier Jürgen Kleinwächter zurückzugehen scheint. Von diesem existiert zumindest ein entsprechendes Patent unter dem Namen Solarluftschiff, das er gemeinsam mit Herbert Weissert Anfang 1980 angemeldet hatte (DE-Nr. 3002828, erteilt 1981). Über weiterführende Informationen würde ich mich sehr freuen.


Doch nicht nur mit Solarluftschiffen wird experimentiert. Historische Ballonfahrer, und vor 1960 bedeutete das Gasballon-Fahrer, versuchten stets die Heizwirkung der Sonne zu vermeiden, weil die Sonnenerwärmung ihre Ballons zu hoch steigen ließ und sie dazu zwang, wertvolles Hebegas abzulassen. Auch die neueren Gasballons wie die, die bei den erfolgreichen Transatlantik- und Pazifik-Flügen verwendet wurden (z.B. der Double Eagle II),  haben hell gefärbte, sogar versilberte Tops, um die Hitze der Sonne zu reflektieren,  sowie dunkle Böden, um in der Nacht die reflektierte Hitze oder die thermische Ausstrahlung der Erde einzufangen. In diesem Sinn kann man sich auch als ,Anti-Solarballons’ bezeichnen.

Die Ballons, mit denen in den letzten Jahren bei Weltumrundungen alle Distanzrekorde gebrochen wurden (z.B. der Breitling Orbiter III), sind dagegen kombinierte Helium- und Heißluftballons, die Roziers genannt werden – nach dem ersten Luftfahrtpionier Jean-François Pilâtre de Rozier (der auch das erste Todesopfer der Luftfahrtgeschichte ist). Diese Ausführungen nutzen bei Tage teilweise die Solarheizung, um die Höhe mit wenig oder gar keiner Brennerheizung zu halten.

Barnes mit Solar Firefly

Barnes mit
Solar FireFly


Bereits 1963 beginnt der Amerikaner Tracy L. Barnes Versuche mit unbemannten Solarballons anzustellen. An das Thema herangeführt wird er vermutlich, als er im Jahr 1957 in die 101 ST Airborne Division der US-Armee eintritt und dort der meteorologischen Sektion als Wetterballon-Techniker zugewiesen wird. Nach seiner Entlassung 1960 beginnt er an der University of Minnesota ein Maschinenbau-Studium, wo er unter der Leitung von William Hutch bei mehreren Ballonprojekten mitarbeitet, darunter der Entwicklung von Plastik-Tetraedern.

In den Jahren 1962 - 1972 entwickelt und fliegt Barnes eine Reihe von Ballons und Luftschiffen im Rahmen seiner Tracy Barnes Corp. - und ist 1973 gemeinsam mit Dodds Meddock und Karl Stefan Mitgründer der Firma Balloon Works Inc.

Am 1. Mai desselben Jahres steigt er mit dem etwa 5.700 m3 großen und tetraederförmigen Solarballon Solar FireFly (o. Barnes Solar FireFly Tetrahedron) in den Himmel, wofür er umgehend von der Ballooning Federation Of America ausgezeichnet wird. Das Foto stammt aus dem Magazin Balloon Life vom Januar 1993. Über (konventionelle) tetraederförmige Ballons gibt es zwar unglaublich viel Material, doch als solar-betriebenes Luftgefährt bleibt der Solar FireFly lange Zeit einmalig – auch wenn er später mit einem Reserve-Brenner an Bord geflogen wird.

Nachdem die Balloon Works 1982 verkauft werden, nimmt sich Barnes eine zweijährige Auszeit. 1984 kehrt er nach Statesville in North Carolina zurück, wo er 1986 eine Entwicklungsgesellschaft für leichter-als-Luft-Technologien gründet, die Blimp Works Inc. Hier werden eine Reihe von angebundenen und ferngesteuerten Helium-Blimps entwickelt, gebaut und an die Werbe- und Fotobranche verkauft. Während der 1990er Jahre entwirft und fliegt Barnes zudem erfolgreich zwei Einmann-Luftschiffe mit den Namen Skywalker und Whispership. Im Jahr 2007 erhält der immer noch aktive Entwickler das Patent für ein neues Design angebundener Blimps, die für das britische Militär konzipiert und im Irak und in Afghanistan als Luftbeobachtungsplattform zum Schutz der Truppenlager genutzt werden.


Der Franzose Dominic Michaelis, auf dessen Seite eine Überfülle an Informationen zu diesem Thema zu finden ist, realisiert bereits 1971 oder 1972 einen Solarballon mit 22 m Durchmesser und einem Volumen von mehr als 5.000 m3, der aus einer nur 12 Mikron dünnen, transparenten Mylar-Folie besteht.

Solar-Ballon von Michaelis

Doppelhüllen-Solarballon
von Michaelis

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 seinen dritten Solarballon, der nun auch Personen transportieren kann. Er besitzt eine Doppelhülle: Innen eine schwarze Dracon-Polyesterhaut mit einem Volumen von 4.200 m3 – und außen eine transparente Hülle aus Melinex-Folie mit einem noch größeren Volumen. Auch hier reicht die Sonneneinstrahlung aus, um eine Temperaturdifferenz zu erzeugen und den Ballon mit seinem Passagier in die Luft zu heben.

Der Ballon ist aber zu schwer und zu schwerfällig und ist daher auch nie ausschließlich solar geflogen. Da er zur Beschleunigung des Starts und zur Sicherheit allerdings auch einen Brenner besitzt, gelingt dem Piloten Julian Nott am 21.08.1981 die erste Überquerung des Ärmelkanals mit dem Doppelhüllen-Solarballon.


Ein weiteres Konzept verfolgt seit 1977 das französische Centre National d'Études Spatiales (CNES), das unter dem Namen MIR einen Stratosphärenballon mit 40 m Durchmesser und einer Nutzlastkapazität von 50 kg entwickelt, dessen Hülle ebenfalls durch Sonnenenergie aufgeheizt wird - worauf sich auch das IR (Infrarot) des Namens bezieht.

Als erreichbare Flughöhen werden 18 – 22 km am Tage und 28 - 32 km nachts angegeben, wenn die Infrarot-Strahlung der Erde genutzt wird. Das Projekt ist langfristig angelegt, und im Jahr 2001 umkreist ein in Bauru, Brasilien, gestarteter MIR-Ballon in 71 Tagen die Erde – ein bislang ungebrochener Weltrekord.

Condor I

Condor I


Der Autor und Experimentalarchäologe Jim Woodman veröffentlicht 1977 das Buch Nazca – mit dem Inka-Ballon zur Sonne. Als mögliche Lösung für das Rätsel der Nazca-Linien stellt er die These auf, daß die Inka im südamerikanischen Peru um 500 nach Christus in der Lage waren, Solarballons zu bauen und damit womöglich sogar den Pazifik überquerten. Woodman propagiert allerdings keinen rein solaren Ballon, sondern lediglich die Nutzung einer ,solaren Verstärkung’ für einen normalen, aber dunkel gefärbten, Heißluftballon.

Um seine These zu bekräftigen, hatte Woodman anhand verfügbarer Materialien, überlieferter Legenden und der Hilfe eines Ingenieurs einen fast 2.500 m3 großen Nachbau rekonstruiert, den tetraederförmigen Condor I mit einer 1,5 m hohen und 2,5 m langen, aus Totora-Binsen geflochtenen Gondel. Vor dem Start wird die Ballonhülle aus Baumwollstoff über einer Rauchgrube gründlich ,geräuchert’, wobei die winzigen Rauchpartikel sämtliche Poren des Stoffes verkleben und zustopfen.

Bei dem erfolgreichen Flug des über der Ebene von Nazca im Jahr 1975 ist neben Woodman auch der Heißluftballon-Pilot Julian Nott mit an Bord, der mehrere Rekorde hält. Mit sechs Metern pro Sekunde stieg der Ballon auf fast 130 m Höhe empor - allerdings nicht solar, sondern mit heißer Rauchluft gefüllt.


Im Februar 1978 realisiert der Iraner Fredrick Eshoo nach zweijähriger Entwicklungsarbeit in seinen Fabriken in Teheran einen weiteren erfolgreichen bemannten Flug. Der Solarballon Sunstat, dessen Herstellung er an die US-Firma Raven Industries vergibt, hat die bewährte Tropfenform der gewöhnlichen Heißluftballons, seine Hülle ist aber teilweise transparent. Die transparenten Flächen haben den Zweck, die eindringenden Sonnenstrahlen erst im Innern des Ballons, d.h. an der gegenüberliegenden dunklen Hüllen-Wand, zu absorbieren, womit ein Sonnenkollektor imitiert wird, der die innen liegende Luft aufheizt.

Das auf dem Titelbild des US-Magazins Ballooning vom März-April 1978 veröffentlichte Foto des gut halbstündigen Fluges in Minneapolis, Minnesota, zeigt die transparenten Flächen auf der rechten Seite. Der Ballon basiert auf der bewährten S-60A Hülle von Raven mit einem Volumen von etwa 3.000 m3, ist 21 m hoch und hat einen Durchmesser von 18 m. Weitere Flüge werden noch im Februar in New Mexico gemacht, wo einmal im Laufe eines Fluges von einer Stunde und 21 Minuten eine Höhe von 2.000 m erreicht wird, ein anderes mal bei einem zweistündigen Flug sogar 4.000 m.

Spielzeug-Solarblimp

Spielzeug-Solarblimp

Der Ingenieur Eshoo meldet zudem 1979 zwei Patente an, im März ein Manövrier-System für Solarballons (US-Nr. 4.262.864, erteilt 1981), und im September ein nichtstarres Luftschiff (US-Nr. 4.326.681, erteilt 1982). Es ist daher etwas seltsam, daß man danach nie wieder etwas über den Innovator oder seinen Solarballon hört.


Anfang der 1980er Jahre beginnen überall Kinder mit schwarzen Folien zu spielen, die zu langen, vorn und hinten geschlossenen Röhren aufgeblasen und dann in die Sonne gelegt werden. Es dauert nicht lange, bis sie sich langsam in die Luft erheben. Diese ‚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 Dominic Michaelis veröffentlichten Bilderfolge sehen kann.


Von dem Fnorio-Solarballon liegt mir bislang nur das abgebildete Foto vor.

Domen-Solarballon

Domen-Solarballon


Zwischen 1992 und 1996 arbeitet ein weiterer Franzose erfolgreich an der Entwicklung solarer Auftriebskörper: 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 mit einem Volumen von 600 m3 im Mai 1993 bereits 40 kg auf 12.200 m Höhe. 1994 meldet Domen das französische Patent für einen Montgolfiere solaire an (FR-Nr. 9412516, erteilt 1996).

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 bringen.

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.


Im Jahr 1993 startet Pierre Benhaiem (o. Benhaïem) aus dem französischen Paisy-Cosdon im Département Aube zu kurzen Luftsprüngen von 4 – 20 Sekunden mit einen rechteckig geformten Solarballon von nur 400 m3 Volumen bei euner Außenfläche von 300 m2. Für den neuen Luftsport unter dem Namen ,Cinéostat’ erhält er beim Concours Lépine 1993 eine Silbermedaille.

Der Ballon, der 1994 auch in dem Film von ,5 von 5 Erfindungen’ gezeigt wird, ist sehr einfach herzustellen, da er nur aus drei miteinander verklebten, rechteckigen HDPE-Folien besteht. Die Kosten betragen etwa 50 €, die Tragfähigkeit ca. 100 kg, und die Aufstiegsgeschwindigkeit 2 – 3 m/s.

Benhaiem hatte er schon zuvor mit kleineren Modellen Luftbildaufnahmen produziert – später beschäftigte er sich mit innovativen Konzepten der Windenergie in Form von Höhenwind-Energiesystemen (s.d.).

Im August 1994 meldet er das Patent für seinen Solar air-balloon an (US-Nr. D394.631, erteilt 1998). Das Motiv dafür ist allerdings weniger der Flug, als die Nutzung des Auftriebs zur Energieerzeugung.


Weitere, kleinere Versuchsmodelle werden von Emmanuel Laurent und François Kormann in Straßburg entwickelt. Im Jahr 1999 soll auch das Arizona Solar Energy Institute (später: Arizona Research Institute for Solar Energy, AzRISE) mit Solar-Ballonen experimentieren, worüber sich bislang aber keine weiteren Details finden ließen.


Die Wissenschaftler Jack A. Jones und Jiuum J. Wu vom Jet Propulsion Laboratory des California Institute of Technology berichten im September 1999 auf der Mobile Robots XIV Konferenz in Boston, Massachusetts, daß sie eine Studie über die Nutzung von Solarballons auf mehreren Planeten und Monden im Sonnensystem durchgeführt, und dabei praktikable Optionen für Mars, Jupiter und Saturn gefunden hätten.


Im Jahr 2000 wird der nächste Schritt gewagt: Der Personentransport mittels eines einfachen Solarballons.

Nach Versuchen im Südosten Frankreichs mit kleineren Modellen von 4 – 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 dem Ballon Humaine durchgeführt werden.

Personenflug in Maretannien

Personenflug in Mauretanien

Der hierbei genutzte Solarballon 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, und 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 Solarballonen.

Auf Bessets Seite über Flüge von Solarballons findet sich eine ausführliche Darstellung der Initiativen Dutzender Personen und Gruppen, die sich mit Solarballons befassen – hauptsächlich in Frankreich zwischen 2002 und 2013. Ich möchte mich an dieser Stelle bei Besset für seine umfangreichen Informationen bedanken, auf die ich dort zurückgreifen konnte.


Interessant sind auch die Ballone des australischen Projekts Sol Aria - Solar Assisted Hot Air Balloon Australia von Les Springett, die sich ebenfalls durch eine thermale Asymmetrie auszeichnen, in dem sie auf beiden Seiten die Wärme unterschiedlich stark aufnehmende Farben besitzen - schwarz und weiß.

Da ein Ballon normalerweise sanft rotiert, erweist sich das Konzept aber als nicht so einfach umsetzbar. Seine ganze Wirkung entfaltet es ja nur, solange die dunkle Seite stets der Sonne zugewandt ist. Für den Bau eines solarelektrischen Trimm-Propellers, der  sogar automatisierbar wäre, hat Springett aber nie Zeit.

SOL ARIA

SOL ARIA

Der zeitlich bislang nicht zuordenbare erste Ballon namens Vision Splendid ist ein Cameron Viva 77 mit schwarzem Top und einem Volumen von 2.100 m3, der besonders an kühlen, sonnigen Morgen ein gutes Aufstiegsverhalten zeigt. Mit diesem gelingt es einen neuen Flugdauerrekord von 8 Stunden und 23 Minuten aufzustellen.

Dem folgt mit dem SOLARIS ein 4.000 m3 Ballon für zwei Personen, der im Hinblick auf die solare Heizung eine asymmetrische Farbgebung aufweist. Der Namen setzt sich aus den Begriffen solar und assistance zusammen. Die schwarze Seite absorbiert leicht die Sonnenstrahlen, während das Silbergewebe den Strahlungswärmeverlust durch die schattierte Seite des Ballons reduziert.

Das dritte und letzte Modell des Projekt, das seinen Abschlußflug bei den Weltmeisterschaften 2008 in Österreich macht, ist der identisch aufgebaute SOL ARIA, der auf einem Kavanagh C77 basiert.

 

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