TEIL C

Weitere Einsatzformen der Photovoltaik

Satellitenkraftwerke (1)

Die Idee, Solarzellen-Satelliten in eine Erdumlaufbahn zu befördern, von der aus sie umgewandelte Sonnenenergie in Form von Mikrowellen- oder Laserstrahlen auf die Erdoberfläche senden, geht auf den aus der Tschechoslowakei stammenden amerikanischen Physiker Peter Eduard Glaser zurück, mehrjähriger Vizepräsident der Beraterfirma Arthur D. Little Inc. (ADL) in Boston, der den Grundgedanken dazu bereits 1965 formuliert hat.

Glaser ist zu diesem Zeitpunkt im Rahmen des Apollo-Programms Projektleiter des Lunar Ranging Retroreflector Array, das im Juli 1969 im Zuge der Mission Apollo 11 auf der Mondoberfläche aufgestellt wird, sowie für zwei weitere Laser-Reflektoren-Arrays, die während nachfolgender Landungsmissionen installiert werden. Glaser ist auch verantwortlich für die im Apollo-Programm eingesetzten Mondwärmesonden und Mondgravimeter.

Der Entwickler ist überzeugt, daß es machbar sei, zahlreiche jeweils mehrere Quadratkilometer durchmessende, kreisrunde Satelliten mit Solarpaneelen – sogenannte Solardisks – ins All zu transportieren. Diese würden die Sonnenstrahlung umwandeln und über Mikrowellensender in Richtung von rund 8 km durchmessenden Empfängerschüsseln auf der Erde schicken – wo aus den Mikrowellen wieder Strom wird.

Im Jahre 1968 beginnt Glaser damit, die Industrie von der Idee zu überzeugen, und veröffentlicht im November im US-Magazin Science unter dem Titel ,Power from the Sun: Its Future’, einen entsprechenden Vorschlag, den er während der folgenden drei Jahre weiter ausarbeitet. Sein Hauptargument ist, daß die Intensität der Sonnenenergie im Raum außerhalb der Erdatmosphäre 1.347 W/m² (andere Quellen: 1.360 W/m²) beträgt, im Vergleich zu einem Höchstbetrag von 960 W/m² auf der Erdoberfläche, womit der Zugewinn rund 35 % ausmacht. Zudem wird der Ertrag im Orbit weder vom Tag-Nacht-Wechsel beschränkt, noch von den Wetterbedingungen.

Im Juli 1971 meldet Glaser ein US-Patent für sein ,Verfahren und Gerät zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie’ an, das er 1973 erhält (US-Nr. 3.781.647). Ein weiteres Patent unter dem Titel ,Orbiting solar power station’ wird 1975 angemeldet (US-Nr. 4.078.747, veröffentlicht 1979).

Glaser erkennt auch eine wichtige Möglichkeit zur Kosteneinsparung beim Transport in den Orbit: Wenn die Montage auf einem kostengünstiger zu erreichenden niedrigen Orbit erfolgen würde, könne sich die ganze Station nach Vollendung mit eigener Kraft mittels eines kleinen Ionentriebwerks auf eine höhere und längerfristige Umlaufbahn hieven. Die Shuttlekosten zu einem Low-Orbit lagen damals bei 5.000 $ pro Kilogramm, während der Transport zum eigentlichen Zielort im High-Orbit mindestens das Fünffache gekostet hätte.

Hinzuweisen ist noch auf das 1997 erschienene Buch Solar Power Satellites (o. Solar Power Satellites: The Emerging Energy Option bzw. Solar Power Satellites: A Space Energy System for Earth) von Glaser, Katinka I. Csigi und Frank Paul Davidson.

Ein gleichnamiges Buch, das jedoch von Don M. Flournoy an der Ohio University stammt, erscheint 2011 in der Reihe SpringerBriefs in Space Development (BRIEFSSPACE) und kostet 70 $, ist inzwischen aber nur noch antiquarisch für knapp 190 € erhältlich. Kontextbezogen sollen hier noch drei weitere Bücher zum Thema genannt werden: Sun Power: The Global Solution for the Coming Energy Crisis (1995) und Energy Crisis: Solution from Space (2009), beide von Ralph Nansen, sowie Space-Based Solar Power: Feasible Idea or Folly?, herausgegeben von Carl P. Thompson (2015).

Möglicherweise hatte sich Glaser mit der Idee der Solarsatelliten bei dem deutschen Physiker und Raumfahrtpionier Hermann Oberth ‚angesteckt’, der seit den 1920er Jahren als Student von einem Weltallspiegel träumte, der das Sonnenlicht im All bündeln und auf die Erde werfen soll. Seine Lieblingsidee sollte der Nachtbeleuchtung großer Städte dienen, zur Wetterbeeinflussung, um die Arktis eisfrei zu halten und um neue Gebiete in der Tundra bewohnbar zu machen.

Es gibt Informationen darüber, daß auch der russisch-sowjetische Erfinder Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski, der zu den Wegbereitern der Raumfahrt zählt, im Jahr 1923 die Einstrahlung von konzentriertem Sonnenlicht aus dem Weltraum durch Spiegel in der Umlaufbahn prognostiziert hat, um umweltfreundliche Wärme für eine Vielzahl von Anwendungen auf der Erde bereitzustellen. Einen genauen Quellenbeleg habe ich dafür bislang aber nicht finden können.

Oberth jedenfalls beschrieb den Weltraumspiegel erstmals 1923 in seinem Buch Die Rakete zu den Planetenräumen und gab 1978 sogar ein Werk mit dem Titel Der Weltraumspiegel heraus. Das Konstrukt besteht aus einem Netzwerk von 10 km großen Maschen, in die jeweils ein beweglicher Einzelspiegel eingebaut ist, um zusammen einen Gesamtspiegel von bis zu 300 km Durchmesser zu bilden.

"Wir könnten im Weltraum große Netze durch rotierende Ringe spannen, es sind zwei Ringe, die im Gegensinne rotieren, so daß sich die Kreiselwirkungen aufheben. Dann könnten wir in die Netzmaschen spiegelndes Blech einsetzen und sie so befestigen, daß wir das Sonnenlicht nach bestimmten Punkten auf der Erde hinwerfen können."

Das Netzwerk wird durch die gegenläufigen, bis zu 1.000 km/h schnell umlaufenden Ringpaare gespreizt. Zusammen mit zwei weiteren umlaufenden Ring-Paaren, die senkrecht zur Netzebene und senkrecht zueinander stehen, dienen sie der Steuerung der Netzebene, die damit in jede gewünschte Lage gebracht werden kann.

In seinem Buch Menschen im Weltraum. Neue Projekte für Raketen- und Raumfahrt aus dem Jahr 1954 schätzt Oberth, daß ein Spiegel mit einem Durchmesser von 100 km nach den damaligen Möglichkeiten rund 1.000 Mrd. Mark kosten würde. Und im Jahr 1963, als er an der TU-Berlin zusammen mit Wernher von Braun die Ehrendoktorwürde erhält, erläutert er einige denkbare Anwendungen, darunter auch Ideen zur Energieversorgung der Erde aus dem All mit dem Spiegel und einer Sonnenkraftmaschine.

Meines Wissens ist auch während der großen 2. Weltkraftkonferenz mit bis zu 5.000 Teilnehmern im Juni 1930 in Berlin über Solarsatelliten geredet worden - möglicherweise jedoch nur informell -, und zwar unter Anwesenheit von Oberth, Ilse Meitner, Otto Hahn, Albert Einstein und vielen anderen Koryphäen. Ich werde versuchen, dies noch zu verifizieren.

Tatsächlich sitzt man 1945 in der Heeresversuchsstelle Hillersleben, in der Colbitz-Letzlinger Heide unweit von Magdeburg (wo auch sogenannte Wunderwaffen wie die ‚Dora’ getestet werden), an Plänen für einen Solarreflektor, dessen Strahlen für Kriegszwecke eingesetzt werden sollen. Dies berichten jedenfalls die New York Times (28.06.1945) sowie die US-Magazine Time (09.07.1945) und LIFE (23.07.1045).

Das ‚Sonnengewehr’ – wohl eher ein Sonnenspiegel – mit einem Durchmesser von 1.600 m wäre aus einer Flughöhe von gut 35.000 km in der Lage, mit einem Blitz eine ganze Stadt in Brand zu setzen. Eine Realisierung wurde damals „in 50 bis 100 Jahren“ als möglich betrachtet. Oberth zufolge sollte die bewohnte Orbitalanlage aber auch genutzt werden, um Raumschiffe mit Treibstoff zu versorgen.

Eine andere Inspirationsquelle von Glaser könnte die im Jahr 1941 von Isaac Asimov veröffentlichte Science-Fiction-Kurzgeschichte Reason sein, in der eine Raumstation von der Sonne gewonnene Energie über Mikrowellenstrahlen an verschiedene Planeten weiterleitet. Auch Asimovs Kurzgeschichte Die letzte Frage (o. Wenn die Sterne verlöschen) von 1956 behandelt den Einsatz von orbitalen Sonnenkraftwerken, um grenzenlose Energie für den Einsatz auf der Erde bereitzustellen.

In der Sowjetunion wird die Idee, Solarkraftwerke im Weltraum zu montieren, bereits kurz nach dem Weltraumflug von Juri Gagarin im April 1961 in einer Sitzung des Präsidiums der Akademie der Wissenschaften diskutiert und weitgehend gebilligt. In den darauffolgenden Jahren werden mehrere Projekte von Sonnenkraftwerken verfolgt, besonders aktiv in den Jahren der Energiekrise Mitte der 1970er. Allerdings sind alle diese Projekte an geostationäre Umlaufbahnen gebunden, die inzwischen fast vollständig mit Kommunikationssatelliten vieler Länder besetzt sind.

In späteren Analysen wird betont, daß für die Stationierung eines russischen Kraftwerks eine elliptische solar-synchrone Umlaufbahn vorteilhafter wäre, in der die Anlage eine Erdumkreisung in zwölf Stunden absolvieren würde. In diesem Fall wird das Kraftwerk zwei Mal pro Tag ,aufgehen’. Die maximale Erdentfernung (über dem Nordpol) beträgt 40.000 km und die minimale Erdentfernung (über dem Südpol) 500 km.

Energie von einem solchen orbitalen Kraftwerk könnte acht Stunden lang zur Erde übertragen werden, wenn das Kraftwerk über das Territorium Russlands fliegt. Dabei können insbesondere die nördlichen Gebiete des Landes versorgt werden, wo es akut an Strom mangelt. In den restlichen vier Stunden würde der Strom in Akkus zwischengespeichert werden.

Unter dem Eindruck der Ölkrise von 1973 unterzeichnet die NASA im Folgejahr einen Vertrag mit der o.g. ADL, um zusammen mit Boeing, den Rüstungskonzernen Raytheon und Grumman sowie dem kalifornischen Solarzellenhersteller Spectrolab eine breit angelegte Studie zur Feststellung der technischen Machbarkeit und des wirtschaftlichen Nutzens des Projekts Solar Power Satellite (SPS) zu erstellen. Für die dreijährige Untersuchung werden 25 Mio. $ bereitgestellt.

Schon im Februar 1974 kommen die Autoren der Studie zu dem Schluß, daß das Konzept zwar mehrere große Probleme hat – vor allem die Kosten für die Bereitstellung der benötigten Materialien in der Umlaufbahn und die mangelnde Erfahrung bei Projekten dieser Größenordnung im Weltraum –, daß es aber vielversprechend genug sei, um weitere Untersuchungen und Forschungen zu rechtfertigen.

Andere Quellen schreiben, daß die NASA und das Energieministerium der Vereinigten Staaten (DoE) zwischen Juli 1977 und August 1980 mit einem Budget von 15,6 Mio. $ eine Machbarkeitsstudie zu weltraumgestützten Solarkraftwerken durchführen. Eine weitere Version ist, daß der Kongreß zwischen 1978 und 1986 das DoE und die NASA ermächtigte, das Konzept gemeinsam zu untersuchen, mit einem Budget in Höhe von 50 Mio. $. Das daraufhin entstandene ,Satellite Power System Concept Development and Evaluation Program’ gilt bis heute als die umfangreichste Studie zum Thema der orbitalen Sonnenkraftwerke.

Nach den Kongreßwahlen 1980 und dem Amtsantritt des republikanischen Präsidenten Ronald Reagan wird das Projekt aber nicht fortgesetzt. Ein Grund dafür ist möglicherweise, daß der US-amerikanische Astronom Donald J. Kessler Ende der 1970er Jahre herausgefunden hatte, daß Solarsatelliten ausgesprochen gefährdet sind, da das Risiko von Weltraummüll nicht beherrschbar sei. Dazu mehr weiter unten.

Darüber hinaus kommt 1981 die National Academy of Sciences (NAS) in einer Studie zum Schluß, daß ein Solarsatelliten-Projekt rund 50 Jahre dauern und drei Billionen US-Dollar kosten würde. Insbesondere in Anbetracht der inzwischen wieder günstigen Öl- und Kohlepreise erscheint Solarstrom aus dem All nicht interessant, unrentabel und viel zu aufwendig. Eine frühere Arbeit der Universität Illinois hatte sogar vorausgesagt, daß ein derartiger Satellit während seiner Lebensdauer höchstens doppelt so viel Energie zur Erde senden kann, wie zu seiner Herstellung und Implementierung benötigt wurde.

Anzumerken wäre noch, daß Raytheon bereits seit Anfang der 1960er Jahre gemeinsam mit W. Brown und der US-Luftwaffe die Möglichkeiten der Mikrowellen-Energieübertragung erforscht. 1963 war im Spencer Lab von Raytheon das erste moderne System gebaut worden, und im Oktober 1964 fand eine der bekanntesten öffentlichen Vorführungen der Energieübertragung per Strahl statt, bei der ein kleiner Hubschrauber zehn Stunden lang in einer Höhe von 15,2 m flog, während er durch einen Mikrowellenstrahl mit Energie versorgt wurde.

Eine ausführliche und sehr empfehlenswerte Übersicht zur weiteren Entwicklung der drahtlosen Energieübertragung auf internationaler Ebene findet sich in dem Bericht von Paul I. Jaffe vom Naval Research Laboratory (NRL) der US-Navy und weiteren Wissenschaftlern, der unter dem Titel ,Microwave and Millimeter Wave Power Beaming’ im Januar 2021 erscheint und im Netz einsehbar ist (s.u.).

Die Vorschläge zu Solarkraft-Satelliten, die im Laufe der Jahre vorgelegt werden, gleichen sich in ihrer Systembeschreibung, unabhängig von der jeweiligen Dimensionierung:

Ein Satellit umkreist die Erde in 30.000 - 40.000 km Höhe auf geosynchroner Bahn (d.h. er steht stets am gleichen Punkt über dem Äquator), wobei die ekliptische Neigung dieser Umlaufbahn gegen den Einfallswinkel der Sonnenstrahlung zur Folge hat, daß die bis zu 100 km² großen Kollektorflächen nie in den Erdschatten geraten. Der Gleichstrom von rund 15 GW, den die Solarzellen erzeugen, wird von dem Satelliten in eine Mikrowellenstrahlung von 10 cm transformiert und zur Erdoberfläche gesendet. Die Sende-Richtantenne hat einen Durchmesser von 1.000 m, die Empfangsantenne einen Durchmesser von 7 – 10 km.

In der terristrischen Empfangsstation wird der ankommende Mikrowellenstrahl wieder in Wechselstrom umgewandelt und ins öffentliche Netz eingespeist. Angedacht ist z.B. eine Anlage mit 50 km² und einer sehr großen Anzahl von Dipolantennen, die zusammen etwa 10 GW aufnehmen könnten.

Bei einer Konferenz in Wien 1982 präsentiert die NASA erstmals ein komplettes Energiesystem Satellit-Erde. Die Behörde plant, möglicherweise schon 1985 eine Anlage in den Orbit zu transportieren, um frühzeitig die notwendigen Erfahrungen für den Bau wesentlich größerer Satellitenkraftwerke zu gewinnen. Als Zielvorstellung gelten Stationen mit einem Gesamtgewicht von 50.000 – 100.000 t und einer Gesamtfläche von über 50 km², die mit bis zu 14 Mrd. Solarzellen bestückt sind – was eine Leistung von bis zu 10 GW erbringen könnte. Um aber auch nur die Hälfte des US-Strombedarfs von 1980 zu sichern, müßten zwischen 50 und 100 derartiger Satelliten hergestellt und in den Orbit gebracht werden.

Was das Projekt dann endgültig an die Grenzen der Illusion treibt, sind die unverhältnismäßig hohen Kosten von 500 Mio. $ bis 1 Mrd. $ pro Satellit. Skeptiker sprechen daher gleich von einem Staatsbankrott. Bei einer Verwirklichung würden außerdem keinerlei weitere Investitionsmittel für andere alternative Energieprojekte übrig bleiben. Und um das Material für einen einzigen 10 GW Energiesatelliten auf die Umlaufbahn zu schaffen, bedarf es etwa 500 Flüge mit dem Space Shuttle, weshalb auch erwogen wird, das Material mittels neuer elektrischer Kanonen hinaufzuschießen.

Ein SPS-System würde zudem ein nicht zu schlagendes Energiemonopol bedeuten, das ausschließlich in den Händen der raumfahrtbetreibenden Staaten läge. Auf ökologische Einwände und technologische Grenzen gehe ich noch im weiteren Verlauf dieses Kapitels ein.

Untersuchungen von General Dynamics und dem Space Studies Institute (SSI) in Princeton/New Jersey führen allerdings zu dem Ergebnis, daß die solaren Energiesatelliten zum größten Teil aus Mondmaterial hergestellt werden können. Aus den Analysen der SSI ergibt sich, daß die Kosten eines Energiesatelliten aus Mondmaterial nur 3 % der Summe betragen, die für den gleichen Satelliten aus Erdmaterial aufgebracht werden müsste.

1988 führt die NASA daraufhin zusammen mit Vertretern von Elektrizitätskonzernen und anderen Industriezweigen eine Untersuchung unter dem Titel ‚Mond-Energie-Wirtschaftsstudie’ durch. Die Studie empfiehlt eine weitere Beschäftigung mit Solarsatelliten – allerdings auf der Basis von Mondmaterial.

Späteren Berichten zufolge beinhaltet der Vorschlag von General Dynamics, daß Astronauten Skylab-ähnliche Raumstationen in einer niedrigen Erdumlaufbahn in 3.200 km Höhe bauen, wo Besatzungen und Roboter die riesigen Solarsatelliten zusammensetzen würden, die dann in ihre endgültige Umlaufbahn gut 35.000 km über der Erde gebracht werden.

Das Konzept sieht vor, daß Fabriken auf dem Mond, 352.000 km von der Erde entfernt, gebaut werden, um Solarsatellitenkomponenten aus lokalen Materialien herzustellen und sie dann in ihre geosynchrone Umlaufbahn um die Erde zu befördern. Dabei wird vorgerechnet, daß die Kosten aufgrund der geringeren Schwerkraft des Mondes und der fehlenden Atmosphäre nur 10 % der Kosten für einen Start von der Erde betragen würden - was allerdings nicht die hohen Kosten und die Komplexität der Einrichtung von Produktionsanlagen auf dem Mond berücksichtigt.

Da diese Pläne mehr gekostet hätten als das gesamte Apollo-Programm, und weil auch die Elektrizität von Solarsatelliten weitaus mehr gekostet hätte als die auf dem Boden erzeugte, werden alle diese Vorschläge und Entwürfe schließlich auf Eis gelegt.

Im Jahr 1991 veranstaltet die International Astronautical Federation eine Konferenz über solare Energiesatelliten; gefordert wird dabei ein energisches internationales Versuchsprogramm zur Nutzung der Weltraumressourcen für die Energieversorgung der Erde.

Ähnliche Projekte, die auf der intensiven und andauernden Raum-Sonnenstrahlung aufbauen, sind die L5-Weltall-Stationen von Prof. Gerard O’Neill, 1977 Gründer des SSI und späterer Leiter der Geostar Corporation, und seinen Mitarbeitern in Princeton, wo er bis 1985 unterrichtete - sowie der Vorschlag eines Soletta-Spiegelschwarms von Krafft A. Ehrike.

Die L5-Stationen, von denen 16 Stück in einer Kette um den Globus herum stationiert werden sollen, würden zu 95 – 98 % aus Rohstoffen vom Mond hergestellt werden. Neben der Energieübermittlung zur Erde sollen diese Stationen auch als Wohn- und Produktionsanlagen im Weltall dienen – d.h. als Keimzellen künftiger kosmischer Expansion.

In den großen Habitaten ist das Leben für Tausende von Menschen möglich – deren ‚Exportgut’ in der Hauptsache aus Energie besteht. Diese Energie soll in Form von Radiowellen mit niedriger Frequenz auf die Erde gestrahlt werden. Die Energiedichte am Zielort ist dabei so groß wie normales Sonnenlicht. Die entsprechenden Radioantennen-Auffangstationen würden ein abgezäuntes Areal von 5 – 8 km umfassen.

Das Soletta-Spiegelsystem soll seinerseits eine Ausdehnung von 100.000 km² bekommen und das Sonnenlicht ununterbrochen auf Empfangs-Solarkraftwerke in Wüstengebieten reflektieren. Eine derartige Anlage würde insgesamt etwa 100 Mrd. $ kosten und ca. 88 · 10⁹ kW/h pro Jahr zur Verfügung stellen. Die Solettas sollen außerdem der Wetterkontrolle dienen.

Andere Pläne von Ehrike, der nach dem II. Weltkrieg zusammen mit Wernher von Braun aus Peenemünde nach Amerika kam, umfassen ein Space-Light-Programm, das aus Soletta- und Lunetta-Systemen kombiniert ist. Die Lunettas erreichen die 100- bis 700-fache Lichtstärke des Vollmonds, was bedeutet, daß bei einem derartigen Licht z.B. geerntet werden kann. Außerdem soll dadurch das Pflanzenwachstum positiv beeinflusst werden.

Ein weiteres Projekt schlagen 1983 die US-Wissenschaftler John Canady und John L. Allen vor: 18 orbitale Spiegel sollen fünf Industriegebiete morgens und abends jeweils zwei Stunden lang zusätzlich beleuchten, um die dortige Produktionsrate zu steigern. Das Projekt soll rund 3,6 Mrd. DM kosten, die Lebenserwartung beträgt 15 Jahre.

Auch in der damaligen UdSSR befaßt man sich mit derartigen Planungen. 1987 gibt Guri I. Martschuk, Direktor der Sowjetischen Akademie der Wissenschaften, bekannt, daß man solare Licht- und Energiesatelliten in die Umlaufbahn bringen möchte. Dabei sollen in der ersten Phase dieses Vorhabens – bereits 1990 – riesige Spiegel auf geostationären Umlaufbahnen bestimmte Gebiete auf der Erde beleuchten, beispielsweise große Städte. Phase zwei umfaßt dann den Start von Energiesatelliten – für welche in Phase drei die notwendigen Antennenanlagen auf der Erde gebaut werden sollen, die den über Mikrowelle abgestrahlten Strom empfangen und in das Netz einspeisen würden.

Doch dann übernimmt das russische Weltraumunternehmen NPO Energija die Idee und projektiert 100 kreisförmige Spiegel, die in einer Höhe zwischen 1.550 und 5.530 km die Erde umrunden und Sonnenlicht reflektieren. Besonders geeignet erscheint nun die Beleuchtung nördlich gelegener Industriegebiete – oder von Rettungsarbeiten in Katastrophengebieten beispielsweise.

Aufbauend auf der Idee von Wladimir Syromjatnikow (o. Vladimir Sergeevich Syromyatnikov), einem der bedeutendsten Raumfahrtingenieure der Geschichte und leitender Ingenieur des Projekts, beginnt eine Reihe von Weltraumspiegelexperimenten: dem Experiment Znamya 2 (o. Snamja; Banner), dem Experiment Znamya 2.5 sowie dem Experiment Znamya 3. Der Znamya-Spiegel war ursprünglich als Prototyp eines Sonnensegel-Antriebssystems konzipiert worden, wurde aber als Weltraumspiegel zur Beleuchtung umfunktioniert, als das Interesse an Sonnensegeln nachließ.

Syromjatnikow war übrigens auch an der Konzeption und Entwicklung von Wostok beteiligt, dem ersten bemannten Raumschiff der Welt, mit dem Juri Gagarin im Jahr 1961 ins All flog.

Der Prototyp Znamya 2 ist ein 20 m breiter Weltraum-Sonnenspiegel aus aluminiumbeschichteter Polyesterfolie, der im Oktober 1992 an Bord von Progress M-15 von Baikonur aus gestartet wird. Nach einem Besuch der russischen Raumstation Mir  koppelt die Progress-Versorgungskapsel ab und setzt den Spiegel Anfang Februar 1993 neben der Raumstation in 375 km Höhe aus.

Der Spiegel öffnet sich an der Spitze der Versorgungskapsel, indem sich diese einige Minuten lang schnell um die eigene Achse dreht, worauf die Fliehkräfte den aus acht Segmenten bestehenden Reflektor entfalten. Der Spiegel erzeugt daraufhin einen 5 km durchmessenden hellen Fleck, der Europa von Südfrankreich bis Westrussland mit einer Geschwindigkeit von 8 km/s durchquert und dessen Leuchtkraft in etwa der des Vollmonds entspricht. Der Spiegel wird nach mehreren Stunden deorbitiert und verglüht beim atmosphärischen Wiedereintritt über Kanada.

Ich führe diese Technologien hier auf, da es sich ebenfalls um orbitale Systeme handelt, obwohl sie meist nicht direkt mit der Photovoltaik zu tun haben. Kritik an diesen ‚Lichtreflektoren’ gibt es insbesondere von Astronomen, die dadurch bei ihren Himmelsbeobachtungen gestört werden.

Der Nachfolger Znamya 2.5 wird erst im Februar 1999 in Betrieb genommen, diesmal durch das russische Unternehmen JSC SRC Progress (vormals ZSKB-Progress). Auch hier wird eine Transportkapsel eingesetzt, die innerhalb eines Tages die Erde 16 mal umrundet. Der Spiegel, der nun sogar ferngesteuert werden kann, hat diesmal einen Durchmesser von 25 m und soll einen hellen Fleck von 7 - 8 km Durchmesser mit einer Leuchtkraft erzeugen, die der fünf- bis zehnfachen Stärke des vollen Mondlichtes entspricht.

Kurz nach der Entfaltung verfängt sich der Spiegel jedoch an einer Antenne der Progress und reißt ab. Nach mehreren vergeblichen Versuchen der russischen Missionskontrolle, den Spiegel von der Antenne zu lösen, wird Znamya 2.5 aus der Umlaufbahn gebracht und verglüht beim Wiedereintritt. Den Berichten zufolge sollte der Lichtkegel auf Vancouver, Frankfurt am Main, Kiew und andere Städte der nördlichen Hemisphäre gerichtet werden.

Nach dem gescheiterten Einsatz des Znamya 2.5 wird das Projekt von der Russischen Föderalen Raumfahrtagentur aufgegeben und der geplante Znamya 3, eine vergrößerte Version mit einem Spiegeldurchmesser von 60 - 70 m, der rund einhundert mal heller als der Vollmond leuchten sollte, wird nie gebaut.

In Deutschland befasst man sich bei der Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH (MBB) mit Energiesatelliten. Dort geht man davon aus, daß es trotz aller Enge im Orbit noch Platz für 5.000 GW Strom gibt (das entspricht rund 5.000 Atomkraftwerken). 1988 unterzeichnen MBB und die Firma Total einen Kooperationsvertrag ‚Phototronics in Space’, der als Bestandteil des europäischen Technologieprogramms EUREKA gilt und von der Bundesregierung gefördert wird. 1990 hofft man, noch bis zur Jahrtausendwende eine Demonstrationsanlage in der Erdumlaufbahn zu platzieren – und das für nur rund 19 Mio. DM.

Die von dort gesendete Energie soll als Mikrowellen oder Laserstrahlung von irdischen Empfangsfeldern aufgefangen und wieder in Strom zurückverwandelt werden. Wobei man bei MBB aus Sicherheitsgründen mehr zu den Lasern neigt, da man bei den Mikrowellen Störungen im Funkverkehr befürchtet, außerdem kennt noch niemand die Langzeitwirkung von Mikrowellen auf Menschen. Das Laserlicht ließe sich auch stärker bündeln, so daß die Empfangsantennen entsprechend kleiner dimensioniert werden können. Allerdings ist der Wirkungsgrad dieser Methode rund 50 % niedriger als jener der Mikrowellen-Energieübertragung.

Die Deutsche Aerospace, eine Tochter des Daimler-Benz-Konzerns, macht Mitte 1990 damit Werbung, daß man an Solar-Satelliten arbeiten würde, deren Energie mittels Lasern zur Erde gesendet werden könne. Dieses Laserlicht ließe sich bei Tag und bei Nacht unsichtbar weiterleiten – und besonders für den nächtlichen Empfang würden sich terrestrische Solarzellenfelder gut eignen, da diese nächtens sowieso nicht in Betrieb sind. Man hofft zu diesem Zeitpunkt, die ersten Energiesatelliten bereits in 10 - 20 Jahren in die Raumfahrtprogramme integrieren zu können.

Doch erst 1997 geht es weiter in Richtung auf eine neue energetische Solarenergie-Nutzung im Weltall: Die für einen Mondflug im Jahr 2000 geplante Sonde Smart 1 der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA wird beispielsweise nur 35 kg Xenon-Gas für den Flug benötigen (statt wie sonst Tausende Kilogramm Brennstoff), denn im Unterschied zum Verbrennungsantrieb beschleunigt der Solarstrom der Sondenpaneele das ionisierte Edelgas - und dies auf eine weit höhere Rückstoßgeschwindigkeit als die der konventionellen Variante.

Trivia: Als Mikrowellenkraftwerke bezeichnete Solarsatelliten können in dem 1993 erschienenen Computerspiel SimCity 2000 erbaut werden, und auch in dem 2002 veröffentlichten browserbasierten Spiel OGame sind Sonnensatelliten eine von drei Möglichkeiten, Energie zu produzieren.

Zwischen 1995 und 1997 führt die NASA die ,Fresh Look Study’ durch, um den aktuellen Stand der Machbarkeit eines Solarsatelliten-Projekts zu untersuchen. Als wichtigste Motive werden die weltweit steigende Energienachfrage und die daraus resultierende zunehmende Besorgnis hinsichtlich der Kohlenstoffverbrennung, der CO₂-Emissionen und des globalen Klimawandels genannt.

Das NASA-Team entwickelt dabei auch eine neue Herangehensweise: den sogenannten Sun Tower. Dabei handelt es sich um einen durch lose Module und Kabel verbundenen Turm aus einzelnen Satelliten-Segmenten, an dem jeweils in Zweierpaaren 50 - 100 m durchmessende Scheiben montiert sind, die das Licht mit Linsen auf PV-Paneele fokussieren. Mehrere dieser über 1 km langen Türme sollen dicht über der Erde schweben und dadurch von der Gravitation in Position gehalten werden, um die gesammelte Energie in einem engen Mikrowellenstrahl zur Erde zu schicken.

Die Studie kommt zu dem Schluß, daß dieses und andere Konzepte unbedingt weiterverfolgt werden sollten. Vor einer Realisierung müßten allerdings die Kosten für den Transport von der Erdoberfläche in eine Umlaufbahn drastisch gesenkt werden. Ein 12-seitiger Abschlußbericht von John C. Mankins unter dem Titel ,A Fresh Look at Space Solar Power: New Architectures, Concepts and Technologies’ ist im Netz abrufbar.

Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) gibt 1997 auf der Hannover Messe bekannt, daß man Konzentratorzellen entwickelt habe, die Laserstrahlen mit einem „extrem hohen Wirkungsgrad von über 50 %“ in Strom umwandeln können – ein wesentliches Element der passenden ‚Empfänger’ für die Satellitenenergie.

Im Jahr 1999 startet die NASA das ,Space Solar Power Exploratory Research and Technology Program’ (SERT) mit folgender Zielsetzung: Durchführung von Designstudien für Prototypen von orbitalen Sonnenkraftwerken verschiedener Bauart; Auswertung von Studien über die allgemeine Machbarkeit, das Design und die Anforderungen solcher Kraftwerke; Ausarbeitung von Konzepten für Subsysteme, die auch für andere Zwecke im Weltraum oder auf der Erde eingesetzt werden können; Formulierung eines vorläufigen Aktionsplans für die USA (in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern), um eine entsprechende Technologieinitiative zu starten.

Im Rahmen von SERT wird zudem das Konzept eines zukünftigen Gigawatt-Kraftwerks entwickelt, bei dem eine aufblasbare photovoltaische Spinnennetzstruktur mit Konzentratorlinsen oder Wärmekraftmaschinen vorgeschlagen wird, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. Diese Arbeit, die auf der 35. Intersociety Energy Conversion Engineering Conference im Juli 2000 in Las Vegas vorgestellt wird, erfolgt unter dem Titel ,The Abacus/Reflector and Integrated Symmetrical Concentrator: Concepts for Space Solar Power Collection and Transmission’.

An SERT ist auch das Glenn Research Center (GRC) der NASA beteiligt. Ein entsprechender Bericht von James E. Dudenhoefer und Patrick J. George erscheint im August 2000 unter dem Titel ,Space Solar Power Satellite Technology Development at the Glenn Research Center: An Overview’.

Anfang der 2000er Jahre konzipiert das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine Idee ähnlich dem obigen Sun Tower der NASA, nur, daß bei dem European Sail Tower SPS rund 60 entfaltbare segelartige PV-Strukturen mit 150 m Kantenlänge und einer Gesamtlänge von etwa 15 km genutzt werden sollen.

Das neue Design für einen erdumkreisenden Solarstromsatelliten basiert auf einer 1998/1999 vom DLR im Auftrag der ESA/ESTEC durchgeführten Studie mit dem Titel ,System Concepts, Architectures and Technologies for Space Exploration and Utilization (SE&U)’,

Zum Aufbau des Segelturms werden 60 Einheiten - jeweils bestehend aus einem Paar quadratischer Segel - mit elektrischem Antrieb vom LEO zum GEO bewegt und im GEO nacheinander robotergestützt auf einer zentralen Stütze montiert. Jedes einzelne Dünnschicht-Solarzellensegel hat eine Größe von 150 × 150 m, wird mit Hilfe von vier diagonalen Auslegern aus leichter Kohlefaser, die zunächst auf eine zentrale Nabe aufgerollt werden, automatisch entfaltet und erzeugt in der Umlaufbahn eine elektrische Leistung von etwa 3,7 MW.

Die Gesamtmasse dieses 450 MW SPS beträgt etwa 2.100 Tonnen. Eine Mikrowellenantenne mit einem Durchmesser von 1 km überträgt den Strom an eine 10 km durchmessende Rectenna am Boden. Ein Bericht unter dem Titel ,European Sail Tower SPS concept’ wird im März 2001 veröffentlicht.

Die PowerSat Corp. in Everett, Washington, versucht ab 2001, Investoren für ihren Plan zu finden, zu einem globalen Anbieter von Solarsatelliten zu werden, doch nach 2002 hört man lange nichts mehr von dem Unternehmen, und erst 2009 taucht der Name wieder in der Presse auf (s.u.).

Im September 2003 erreicht die EADS Space Transportation mit der Entwicklung einer punktgenauen Steuerung für die Übertragung von Energie per Laser einen ersten Meilenstein für künftige solare Energieversorgungssysteme aus dem All. Mit dem dafür entwickelten Algorithmus ist es jetzt erstmals möglich, sowohl Energie als auch Daten präzise auf ein Objekt zu übertragen. Frank Steinsiek, der zuständige Leiter des Projekts Solar Power Infrastructure (SPI), erklärt bei einer Pressekonferenz in Bremen:

„Damit wird zum einen die zielsichere Übertragung von Energie durch freifliegende orbitale Strukturen zum Empfänger auf der Erde möglich; zum anderen können bemannte wie unbemannte Missionen durch Übertragung mittels Laser im All auch dort mit Energie versorgt werden, wo Solarzellen keinen Strom produzieren und liefern können. Wir erschließen für die Raumfahrt als auch für das Leben auf der Erde gleichermaßen ein riesiges Potential.“

In einem nächsten Schritt schlägt das Unternehmen die Anbringung einer Lasereinheit für die Energieübertragung an der Internationalen Raumstation ISS vor. Doch die Visionen reichen weit darüber hinaus:

„Weitere Schritte führen über freifliegende Laserplattformen in verschiedenen Umlaufbahnen bis hin zur Errichtung eines Kraftwerks im Gigawatt-Bereich in 36.000 km Höhe. Gleichzeitig können wir uns vorstellen, daß Raumschiffe der Zukunft auf eigene Antriebe verzichten können. Stattdessen sollen sie von Laserstationen im Weltraum ebenso mit Sonnenenergie versorgt werden, wie Roboter und Rover auf Mond und Mars.“

Die bisherigen Kosten für die Entwicklung der SPI-Technologie werden auf über 600.000 € beziffert.

Die EADS Space Transportation wurde übrigens im Juni 2003 gegründet und ist aus dem Zusammenschluß der deutschen Astrium Raumfahrt-Infrastruktur und der französischen EADS Launch Vehicles hervorgegangen. Das Unternehmen ist der europäische Spezialist für Raumtransporte, bemannte Raumfahrt und ballistische Trägerraketen für Frankreichs Streitkräfte und ist an den Standorten Bremen, Friedrichshafen, Ottobrunn und Lampoldshausen sowie in Les Mureaux bei Paris, in St-Médard-en-Jalles bei Bordeaux und in Kourou (Französisch-Guayana) angesiedelt.

Im September 2004 wird noch eine 99-seitige Abschlußbewertung der Systemdurchführbarkeit veröffentlicht, die vom SPS-REPOSE-Team in Zusammenarbeit mit EADS-Astrium, der Université de La Réunion und der Firma Technicatome erstellt wurde, doch anschließend ist lange Zeit nichts mehr über das Laserprojekt zu hören.

Trivia: In dem 2005 erscheinenden Roman Powersat von Ben Bova versucht ein Unternehmer zu beweisen, daß das fast fertiggestellte Sonnenkraftwerk sowie das Raumflugzeug seines Unternehmens, als Mittel, um Wartungsteams effizient zum Kraftwerk zu bringen, sowohl sicher als auch wirtschaftlich tragfähig sind, während Terroristen mit Verbindungen zu erdölexportierenden Ländern alles tun, diese Versuche durch Täuschung und Sabotage zum Scheitern zu bringen.

Im Januar 2006 führt die Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) in Kooperation mit den Universitäten Tokio und Kobe ein Experiment mit einer Höhenforschungsrakete durch, um ein großes Furoshiki-Netz im Weltraum auszubringen, das ein vielversprechender Kandidat für künftige Großantennen oder Solarstromsatelliten ist.

Die japanische Raumfahrtbehörde hatte bereits 1998 mit Forschungen über Solarsatelliten begonnen, da die Idee wie gemacht ist für ein Land, das kaum Platz für erneuerbare Energien hat, und Kohle und Öl teuer importieren muß.

Die Japan Science and Technology Agency, die Society of Japanese Aerospace Companies und andere Institutionen befassen sich sogar schon seit 1979 mit Grundlagenforschungen und Konzepten für orbitale Sonnenkraftwerke. Ein Bericht darüber von Hiroshi Matsumoto und Kozo Hashimoto trägt den Titel ,URSI White Paper on Solar Power Satellite (SPS) Systems and Report of the URSI Inter-Commission Working Group on SPS’.

Die Bezeichnung ‚Furoshiki’ stammt von dem japanischen Wort für ein Tuch, in das man Gegenstände einschlagen kann. Auseinandergefaltet ist es dann ziemlich groß – und genau so sollen sich Weltraumnetze entfalten, auf denen dann Solarfarmen eingerichtet werden, die größer sind als zehn Fußballfelder.

Das Experimentalsystem, bestehend aus einem Mutter- und drei Tochtersatelliten sowie einem gefalteten Netz, wird von einer S-310 Höhenforschungsrakete in 110 km Höhe abgetrennt, wobei die Tochtersatelliten nach der Abtrennung vom Muttersatelliten mit einer Geschwindigkeit von 1,2 m/s erfolgreich ein Netz in Form eines 14 m großen Vierecks entfalten. Auch ein Experiment zur Übertragung von Mikrowellen unter Verwendung von vier retro-direktiven Antennen an der Unterseite der Satelliten wird erfolgreich durchgeführt.

Die 350 g schweren Roboter für die Bauarbeiten auf dem im All schwebenden Netz hat ein Forschungsteam um Prof. Peter Kopacek von der Technischen Universität Wien in Zusammenarbeit mit der ESA ab 2005 entwickelt.

Die Roby Space (o. Roby Space Junior I und II) genannten Roboter fahren wie Raupenfahrzeuge über die Maschen des Riesennetzes und bestehen jeweils aus zwei Teilen, die sich mit Magneten gegenseitig anziehen, damit sie sich in der Schwerelosigkeit nicht vom Netz lösen.

Auf den übertragenen Videobildern wird beobachtet, daß zumindest einer der Roboter seine Aufgabe gut meistert, einige Meter auf dem rund 50 m² großen Netz herumzufahren. Allerdings stürzen der Roboter und das Netz schon nach zehn Minuten Schwerelosigkeit in Richtung Erde zurück und verglühen. Ein Bericht darüber erscheint 2007 unter dem Titel ,Large Furoshiki Net Extension in Space – Sounding Rocket Experiment Results’, er ist im Netz einsehbar.

Zwecks der Energieübertragung arbeitet die JAXA inzwischen mit Experten des Institute of Laser Engineering der Universität Osaka zusammen, um gemeinsam die Grundlagen des Projekts Space Solar Power System (SSPS) zu entwickeln. Dabei soll ein Prototyp in 36.000 km Höhe über dem Äquator stationiert werden und seine Energie mittels Laserstrahlen an die Empfangsstation auf der Erdoberfläche leiten.

Genutzt werden hierzu keramische Materialien, die lichtabsorbierendes Chrom enthalten – sowie Neodym, das die Energie in Laserstrahlen umwandelt. Der Wirkungsgrad des gesamten Prozesses soll bereits 42 % betragen, wie Experimente im September 2007 zeigen.

Im Februar 2008 beginnen im Taiki Aerospace Park zudem Tests an einem Mikrowellensystem zur Energieübertragung, das als Alternative zur Laser-Bündelung gedacht ist. Während die Sendeantenne des Satelliten in diesem Fall einen Durchmesser von 2,4 m hat, würde die Boden-Empfangseinheit des SSPS-Kraftwerks einen Durchmesser von 2 - 3 km aufweisen. Hierbei wird von einer Leistung von 1 GW ausgegangen. Auf den veröffentlichten Grafiken erkennt man, daß bei diesem Projekt an eine seebasierte, schwimmende Empfangsanlage gedacht ist.

Weitere Versuche erfolgen mit einem 800 W Laser, der auf eine 500 m entfernte Empfangsstation gerichtet wird. Die Wellenlänge, die mittels eines Spezialspiegels aus dem Strahl herausgefiltert und genutzt wird, beträgt exakt 1.064 nm, da es sich herausgestellt hat, daß diese Frequenz die Atmosphäre am leichtesten durchdringen kann.

Nachdem das japanische Parlament im Mai 2008 ein neues Weltraumgesetz beschließt, wird mit dessen Inkrafttreten im August beim japanischen Kabinett das Strategische Hauptquartier für Weltraumpolitik eingerichtet. Dieses verabschiedet im Juni 2009 ein Weißbuch zur Weltraumpolitik, in welchem ein zunächst auf zehn Jahre befristetes Programm zur Entwicklung von weltraumgestützter Sonnenenergie festgeschrieben wird.

Die JAXA erdenkt daraufhin ein System aus zwei großen Spiegeln, die das Sonnenlicht auf einen Satelliten mit kleinen, aber hocheffizienten PV-Paneelen fokussieren und die gesammelte Energie in Form von Laserstrahlen oder Mikrowellen zurück auf die Erde übertragen (s.u.).

Im September 2009 kursiert die Nachricht, daß auch die Mitsubishi Electric Corp. und der Mischkonzern IHI Corp. den Bau einer Weltraum-Solarfarm planen. Die Solaranlage mit einer Gesamtgröße von 2,4 x 2,6 km würde in einer Höhe von 36.000 km um die Erde schweben und ab 2030 Energie auf die Erde schicken. Von den 1,6 GW Sonnenenergie, die von dem aus 100 x 100 x 0,1 m großen Einzelpaneelen bestehenden Kollektor empfangen und ausgesendet werden, sollen 1 GW zur Erde gelangen. Die Kosten des Projekts werden gegenwärtig auf etwa 15 Mrd. € beziffert.

Bevor das Hauptprojekt an den Start geht, will die JAXA zunächst einen 100 kW Satelliten im niedrigen Orbit testen. Im Jahr 2015 soll dann eine 10 MW Demonstrations-Anlage im All stationiert werden, um herauszufinden, wie die Energieübertragung aus dem Weltall am besten funktioniert. Dem würde schließlich ein 250 MW Prototyp folgen.

Bis dahin wird eine Forschungsgruppe aus 16 Unternehmen, darunter  NEC, Fujitsu, Sharp und  Mitsubishi Heavy Industries Ltd., vier Jahre lang praktikable Technologien entwickeln, um Strom in Form von Mikrowellen zu senden. Das Team agiert unter dem Namen Institute for Unmanned Space Experiment Free Flyer (USEF).

Darüber hinaus wird im Januar 2014 bekannt, daß sich die JAXA bereits vor einigen Jahren mit der Firma Nitto Seimo zusammengetan hat, einem Unternehmen, das Fischereinetze herstellt, um ein magnetisches System zu bauen, das Weltraummüll einsammelt. Einer aktuellen Schätzung zufolge gibt es rund 22.000 Objekte in der Umlaufbahn, die groß genug sind, um von den Behörden am Boden verfolgt zu werden, und Hunderttausende weitere kleinere, die Raumschiffe und Satelliten beschädigen könnten.

Der erste Test erfolgt Ende Februar, als eine H-IIA Rakete gestartet wird, um den gemeinsam mit Forschern der Kagawa University und der Kanagawa University entwickelten Satelliten STARS-II (Space Tethered Autonomous Robotic Satellite II) auszusetzen. Der kleine, insgesamt 9 kg schwere Satellit teilt sich dann und setzt einen noch kleineren, 4 kg schweren Tochtersatelliten an einem 300 m langen elektrodynamischen Seil aus, das aus ultradünnen Drähten aus rostfreiem Stahl und Aluminium besteht.

Aufgrund der Bewegung durch das Magnetfeld der Erde entsteht darin wegen der Lorentzkraft ein Stromfluß, wodurch der elektromagnetische Tether den Weltraumschrott, an welchem er angebracht ist, gezielt verlangsamt und zum Verglühen in der Erdatmosphäre bringt. Allerdings ist das Experiment nur teilweise erfolgreich, da zwar die Abtrennung vom Trägerfahrzeug klappt, die Entfaltung des Seils aber nicht bestätigt werden kann und die Funkdaten darauf hindeuten, daß auch die Solarzellen und Antennen nicht ausgefahren sind. Auch das Subsystem für die Befehls- und Datenverarbeitung funktionierte nicht.

Das Funkfeuer der Tochtersonde wurde schwach und war nach einigen Wochen nicht mehr zu empfangen, während das Funkfeuer der Muttersonde später wieder stark wurde, was nahelegte, daß die Solarzellen und Antennen durch einen Neustart erfolgreich ausgefahren werden konnten. Die Umlaufbahn verringert sich innerhalb von 50 Tagen von 350 km auf 280 km und Teleskopaufnahmen des Satelliten vom Boden aus zeigen, daß er ein einziger Punkt ist und nicht zwei Objekte. Die Forscher vermuten, daß sich das Seil zwar ausdehnte, durch den Rückprall dann aber verhedderte. Nach zwei Monaten in der Umlaufbahn tritt STARS-II Ende April wieder in die Atmosphäre ein.

Auch ein Experiment im Dezember 2016 mit dem Nachfolger STARS-C (Space Tethered Autonomous Robotic Satellite-Cube), der ebenfalls aus einem Mutter- und einem Tochtersatelliten besteht und für die Ausbringung eines 100 m langen Aramidfaserseils ausgelegt ist, ist nur bedingt erfolgreich. Der 2U-CubeSat wird mittels des J-SSOD (JEM Small Satellite Orbital Deployer) der JAXA aus dem japanischen Experimentiermodul Kibo der Internationalen Raumstation (ISS) ins All ausgesetzt.

Die Signalqualität ist jedoch unregelmäßig, was möglicherweise auf ein Versagen des Solarpaneels zurückzuführen ist, und es werden keine Daten über die Entfaltung des Seils gewonnen. Schätzungen deuten darauf hin, daß sich das Seil nur auf eine Länge von etwa 30 m entfaltet hat. Der Wiedereintritt erfolgt Anfang März 2018. Über weitere Experimente ist bislang nichts bekannt.

Im Mai 2014 erläutert die Raumfahrtbehörde ihren 25-jährigen Technologieentwicklungsplan, der in einem 1 GW Solarenergiesatelliten gipfelt. Auf praktischer Seite wird im März 2015 bekanntgegeben, daß man erfolgreich 1,8 kW drahtlos über 55 m zu einem Empfänger übertragen habe, indem der Strom in Mikrowellen und dann wieder in Strom zurück umgewandelt wurde. Zeitgleich demonstriert Mitsubishi Heavy Industries die Übertragung von 10 kW an einen 500 m entfernten Empfänger. Zur Effizienz dieser spezifischen Tests äußern sich weder Mitsubishi noch die JAXA.

Während Mitsubishi hofft, dieses System in den nächsten fünf Jahren für die Lieferung von hoher Leistung über kurze Entfernungen, bzw. kleinerer Energiemengen über mittlere Entfernungen einsetzen zu können, plant die JAXA, die Technologie bis 2018 auch im Weltraum zu testen, indem ein kleiner Satellit mehrere Kilowatt aus einer niedrigen Erdumlaufbahn an einen Mikrowellenempfänger am Boden sendet.

Der aktuelle Plan sieht vor, den 100 kW-Satelliten bis 2021 in der Umlaufbahn zu haben, und bis 2028 eine 200 MW Version. Die kommerzielle Pilotanlage mit einer Leistung von 1 GW soll bis 2031 in Betrieb genommen werden, und ab 2037 würde dann mit einem Start pro Jahr eine vollwertige kommerzielle weltraumgestützte Energieindustrie aufgebaut werden. Bodenseitig wird an eine künstliche Insel mit einem Durchmesser von 3 km in der Bucht von Tokio gedacht, die mit fünf Milliarden Antennen bestückt ist, um die aus dem All empfangene Mikrowellenenergie in Elektrizität umzuwandeln.

Die JAXA arbeitet derzeit an zwei Konzepten. Das einfachere Konzept sieht eine riesige quadratische Platte mit einer Seitenlänge von 2 km vor, deren Oberseite mit photovoltaischen Elementen bedeckt ist, während sich auf der Unterseite Sendeantennen befinden.

Die Steuerungs- und Kommunikationssysteme wären über 10 km lange Drähte mit der Platte verbunden. Eine Einschränkung dieses Konzepts besteht darin, daß die Ausrichtung des Paneels fest ist, d.h., wenn sich Erde und Satellit drehen, variiert die Menge des Sonnenlichts, die das Paneel empfängt, was sich auf die Menge der Stromerzeugung auswirkt.

Die komplexere Lösung versucht, dieses Problem zu lösen, indem sie neben zwei PV-Paneelen zwei riesige Spiegel aufstellt, die das Sonnenlicht 24 Stunden am Tag auf die Paneele reflektieren und dabei frei fliegen, d.h. sie wären weder an das Paneel noch an die Übertragungseinheit gebunden. Das spiegelbasierte System würde mehr als 100 Millionen 10 W Halbleiterverstärker benötigen und könnte 1 GW Leistung erzeugen.

Für die Übertragung dieser Leistung zurück zur Erde ist der JAXA zufolge eine Frequenz von 5,8 GHz geeignet. Es müßten jedoch mehr als eine Milliarde Antennen vorhanden sein, die zudem einen einzigen fokussierten Strahl bilden, was mit einem sogenannten retrodirektiven System möglich ist, bei dem ein Pilotsignal von einer Gleichrichterantenne (Rectenna) am Boden an die Antennen auf dem Satelliten gesendet wird.

Tatsächlich zeigt die Japan Space Systems (JSS), eine japanische Non-Profit-Organisation, die 2012 durch die Fusion dreier Raumfahrt- und Fernerkundungsinstitute entstanden ist, auf der in Tokio stattfindenden Ceatec Electronics Show im Oktober 2016 eine flache Antenne, die auf der Frequenz von 5,8 GHz Mikrowellen empfangen kann und damit den Anforderungen der JAXA entspricht.

Über diese Antenne kann bereits Strom über eine Entfernung von 50 m übertragen werden, aber mit starken Verlusten. Von den 1,8 kW, die auf der Senderseite abgestrahlt werden, kommen in einer Entfernung von 2,3 - 2,6 m nur 340 W bei der Antenne an.

Es ist etwas befremdlich, doch in den Folgejahren ist nichts mehr über die entsprechenden Arbeiten der JAXA zu erfahren. Allerdings erläßt Japan im Juli 2020 die ersten Vorschriften für die drahtlose Energieübertragung in den Frequenzbändern 920 MHz, 2,4 GHz und 5,7 GHz. Ein mehrseitiger Bericht darüber von Takuya Fujimoto, der im Netz abrufbar ist, erscheint im Oktober 2024 unter dem Titel ,Japanese Institutionalization and Global Standardization of Wireless Power Transmission, and Recently R&D Trend in Japan’.

Im Juni 2023 wird zudem bekannt, daß in Japan eine öffentlich-private Partnerschaft entstanden sei, in deren Rahmen erstmals Sonnenenergie im Erdorbit gewonnen und dann mittels Mikrowellenstrahlen zur Erdoberfläche gesendet werden soll. Zu diesem Zweck sollen bereits eine ganze Reihe kleiner Satelliten in den Orbit gebracht worden sein. Eine Bestätigung oder nähere Details dazu sind bislang aber nicht auffindbar.

Im Dezember 2024 berichtet ein japanisches Forschungsteam, daß im Zuge des Projekts Ohisama erfolgreich die Stromübertragung über große Entfernungen durch Mikrowellen von einem Flugzeug zur Erde erfolgt sei. Der Projektname ist eine Abkürzung für ,Orbitexperiment zur hochpräzisen Strahlsteuerung unter Verwendung eines kleinen Satelliten für die Mikrowellenenergieübertragung’.

Das Flugzeug fliegt dabei in einer Höhe von 7 km und die 5,8 GHz Mikrowellen werden von 13 Meßgeräten mit einer Größe von jeweils 10 cm² problemlos empfangen. Die Japan Space System Organisation (JSS), die das Projekt leitet und sich seit vielen Jahren im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) mit dem SSPS-Projekt befaßt, will im Jahr 2025 einen Satelliten ins All schicken, um auch dort die technologische Machbarkeit zu testen.

Zu erwähnen ist, daß sich auch die Kyoto University mit Weltraum-Solarstromsatelliten befaßt. Hier war bereits 2003 ein Artikel von Hiroshi Matsumoto mit dem Titel ,Japanese Research for a Bright and Clean Energy from Space’ erschienen, gefolgt 2009 von dem Artikel ,Space Solar Power Satellite/Station and the Politics’. Im September 2011 wird bekannt, daß die Universität in ihrer Testanlage auf dem Campus Uji den ersten Schritt zum Bau eines solchen Satelliten getan hat.

Die Anlage zur Übertragung von Mikrowellenenergie für die erste Phase des Experiments ist für die Öffentlichkeit zugänglich. Nach Angaben der Universität verfügt sie über einen Absorber mit hoher Leistung und Haltbarkeit, eine Dunkelkammer für elektromagnetische Wellen, Meßgeräte und weitere Ausstattungen. Es ist geplant, in dieser Einrichtung das weltweit größte Experiment zur Übertragung von Mikrowellenenergie durchzuführen. Die geplanten Experimente umfassen viele Phasen, und in der letzten Phase, in 5 - 10 Jahren, soll dann der Satellit in Betrieb genommen werden und die gewonnene Energie über Mikrowellen zur Erde übertragen.

Peripher von Wichtigkeit: Als die NASA im Dezember 2006 ihre neuen Pläne für eine permanente Mondbasis bekanntgibt, die ab 2024 dort errichtet werden soll, wird der Mond-Südpol als Standort insbesondere deshalb ins Auge gefaßt, weil dieser Ort eine sehr große Sonnenscheindauer hat und damit besonders gute Chancen zur Nutzung von Solarenergie bietet.

Auch bei den ersten NASA-Wettbewerben für den Bau von sogenannten ‚Crawlern’, die im Rahmen eines Orbitalfahrstuhls zum Einsatz kommen sollen, werden Solarzellen eingesetzt. Die Technologie ist jedoch nicht so einfach umzusetzen - in den ersten beiden Jahren kann keines der beteiligten Teams das Preisgeld mit nach Hause nehmen. Ich werde diese Umsetzung ausführlicher im Kapitel der elektrischen Mobilität präsentieren (in Arbeit).

Im Mai 2007 lebt die Diskussion um Solarsatelliten wieder einmal auf, als Prof. Daniel Nocera vom MIT daran erinnert, daß diese Technologie im Gegensatz zu allen irdischen Entsprechungen keinerlei Genehmigungsverfahren erfordert. Die Anlagen können im Orbit installiert werden, so schnell sie nur fabriziert und hinauftransportiert werden können.

Außerdem regt Nocera an, über Energieanlagen auf dem Mond nachzudenken - denn auch dort haben die Strukturen keine negativen Auswirkungen auf unsere Umwelt. Machbar wäre dies bereits in rund 20 Jahren. Ich komme weiter unten noch auf derartige Vorschläge zu sprechen.

Ein anderer Kollege, der MIT-Professor William F. Schreiber, schlägt in einem Artikel vom Mai/Juni 2007 vor, eine Flotte riesiger Spiegelballons mit einem Durchmesser von bis zu einer Meile in die geostationäre Umlaufbahn zu bringen, wo sie per Fernsteuerung aktiviert würden, um sich zu entfalten und aufzublasen. Während sich die Position der Erde im Verhältnis zur Sonne verändert, würden die sphärischen Spiegel kontinuierlich angepaßt, um Sonnenenergie einzufangen, zu bündeln und in konzentrierten Strahlen an Empfangsstationen auf der Erde zu übertragen, wo die Sonnenenergie genutzt wird, um Wasser zu erhitzen und stromerzeugende Dampfturbinen anzutreiben.

Der Ballonansatz ist insofern attraktiv, als er es ermöglicht, den Fokus durch den Druck im Inneren des Ballons zu steuern, anstatt einen sehr präzisen Spiegel herzustellen und in die Umlaufbahn bringen zu müssen. Ein Reflektor mit einem Durchmesser von etwa 1.500 m soll etwa 3.000 MW sammeln. Schreibers Artikel ,Solving the Energy Problem’ ist noch immer im Netz abrufbar. Über eine spätere Weiterbeschäftigung mit dieser Idee ist jedoch nichts zu finden.

Im Oktober 2007 wird eine Studie des National Security Space Office (NSSO) der USA mit dem Titel ,Space-Based Solar Power As an Opportunity for Strategic Security’ vorgestellt, der zufolge ein auch weiterhin steigender Ölpreis die Technik der Energiesatelliten über kurz oder lang wettbewerbsfähig machen wird.

Der Bericht dient als Durchführbarkeitsstudie der Phase 0, in der das Potential der Übertragung von Solarenergie aus dem Weltraum auf die Erde neu bewertet wird, um die sich abzeichnenden globalen Energie- und Umweltkrisen zu lösen.

Das Pentagon fordert die US-Regierung daraufhin auf, entsprechende Demonstrationsprojekte zu finanzieren und innerhalb der nächsten zehn Jahre 10 Mrd. $ in einen Test-Satelliten zu investieren, der einen Strahl von 10 MW elektrischer Energie zur Erde schicken kann.

Natürlich haben die Autoren des NSSO-Berichtes auch die militärische Nutzung im Sinn, da Solarenergie-Satelliten eine schon seit langem bestehende Schwäche des US-Militärs beheben könnten: die Abhängigkeit von lokaler Energieversorgung in den oft entlegenen Einsatzgebieten, in denen sich das Militär herumtreibt.

Die nun ins Leben gerufene Space Solar Alliance for Future Energy (SSAFE) will die Empfehlungen der NSSO-Studie weiter voranbringen.

Im Juni 2008 verkündet Yet Mehta, Direktor der indischen Filiale der 1999 gegründeten Space Island Group (SIG), einer kalifornischen Firma zur Entwicklung von Solar-Satelliten, daß diese Technologie die passende Lösung für den in Indien im Jahr 2030 erwarteten, zusätzlichen Bedarf von 700.000 MW Strom sei.

In einem geosynchronen Orbit in rund 35.000 m Höhe würden die Satelliten Tag und Nacht ununterbrochen Gigawatts an Energie zu den Empfangsstationen am Boden senden.

Auch die anderen Pläne der SIG sind sehr ambitioniert: Neben dem Anstoß zur Entwicklung neuer Raumfahrzeuge sollen bestehende, solide NASA-Komponenten genutzt werden, um eine Raumstation samt Personal in den Orbit zu bringen. Diese Station soll neben ihren industriellen, wissenschaftlichen und touristischen Zwecken auch Energie zur Erde transferieren.

Außerdem soll von Asteroiden abgebautes Wasser durch solarbetriebene Reformer in Wasserstoff und Sauerstoff umgewandelt werden, um als Raketentreibstoff genutzt zu werden. Schon im Jahr 2020 könnten mehr als 20.000 Frauen und Männer auf derartigen Stationen im Einsatz sein – hofft man bei der SIG.

Die Firma erregt um 2009 herum zwar einiges an öffentlicher Aufmerksamkeit, als sie Zeitpläne für Gewerbeimmobilien im Weltraum vorschlägt, doch realisiert wird von den Projekten nichts.

Im September 2008 macht eine wichtige Meldung die Runde: Der o.e. John Carlton Mankins (meist: John C. Mankins), einer der führenden Experten im Bereich der Solarsatelliten-Technologie und früherer Leiter des von ihm selbst 1999 ins Leben gerufenen ,Exploration Systems Research and Technology Program’ der NASA, der inzwischen Chef der im Oktober 2005 gegründeten und im kalifornischen Santa Maria beheimateten Firma Artemis Innovation Management Solutions LLC ist, gibt den Erfolg einer drahtlosen Energieübertragung zwischen Inseln des Hawaii-Archipels bekannt.

Bei dieser Langstreckenübertragung von Strom, die bereits im Mai stattfand, war vom Haleakala-Vulkan der Insel Maui aus ein mit Solarstrom erzeugter 2,45 GHz Mikrowellenstrahl - wie er auch für Übertragungen aus dem All benutzt werden würde - zu einem Empfänger auf dem 148 km entfernt gelegenen Vulkan Mauna Loa der Insel Hawaii gesandt worden.

Bei ihrem Versuch stellen die Forscher senderseitig neun Solarpaneele zur Produktion von jeweils 20 W Strom auf, begrenzen die Übertragung aber auf 2 W pro Panel, um der Zulassung für den Test seitens der US Federal Aviation Administration zu entsprechen. Die insgesamt etwa 20 W Solarstrom werden dann mittels Mikrowellen zur Hauptinsel übertragen, wo ein winzig kleiner Teil auch ankommt, allerdings weniger als ein Tausendstel von 1 % der übertragenen Leistung.

Der unbefriedigende Wirkungsgrad, der mit einem niedrigen, vom Fernsehsender Discovery Channel gesponserten Budget von rund 1 Mio. $, und einer kurzen Vorbereitungszeit von nur fünf Monaten erklärt wird, soll mit geeignetem Equipment allerdings bis zu 64 % erreichen.

Immerhin hatte der bislang erfolgreichste Test zur drahtlosen Energieübertragung, der 1975 von Bill Brown am Goldstone Deep Space Communications Complex (GDSCC) in der Mojave-Wüste, durchgeführt wurde, mit Hilfe eines Deep Space Tracking Dish der NASA und über eine Entfernung von gut 1,6 km einen Wirkungsgrad von 82,5 % erreicht.

Mankins zufolge könnte ein Demonstrationssystem in 6 – 7 Jahren in der Umlaufbahn sein, und ein groß angelegtes, operationales System in 10 – 15 Jahren. Zuerst einmal soll im Frühjahr 2010 auf Hawaii erneut die Energieübertragung via Mikrowellen getestet werden, diesmal gemeinsam mit Prof. Nobuyuki Kaya von der Universität Kobe in Japan, der 2006 mit einer Höhenforschungsrakete in 210 km Höhe die automatische Entfaltung eines 130 m² großen antennenartigen Metallnetzes sowie die Mikrowellen-Kommunikation mit einer Bodenstation erprobt hatte.

Nun sollen weitaus größere Sende- und Empfangsanlagen samt einer dynamischen Zielvorrichtung eingesetzt werden, die den Mikrowellensender genau auf den Empfänger ausrichtet. Die sogenannte retrodirektive phasengesteuerte Gruppenantenne (retrodirective phased array) sorgt dafür, daß der Sendestrahl immer genau in der Mitte des Empfängers fokussiert wird.

Im Jahr 2011 schlägt Mankins einen grundlegend neuen Solarstromsatelliten vor, den SPS-ALPHA (Solar Power Satellite via of Arbitrarily Large Phased Array). Dieses Solarkraftwerk soll aus Hunderten bis Zehntausenden von einzeln gesteuerten Dünnschichtspiegeln eine Glocke formen, um das Sonnenlicht auf eine kompakte Photovoltaik-Scheibe auf der Rückseite des Satelliten zu bündeln und 10 - 1.000 MW mittels drahtloser Energieübertragung auf die Erde und an Missionen im Weltraum zu liefern.

Bis September 2012 wird für die NASA eine 113-seitige Studie zu diesem neuen Konzept fertiggestellt, die unter dem Titel ,SPS-ALPHA: The First Practical Solar Power Satellite via Arbitrarily Large Phased Array’ im Netz zu finden ist. Mitbeteiligt sind der o.e. Nobuyuki Kaya sowie Massimiliano Vasile von der schottischen University of Strathclyde.

Außerdem veröffentlicht die International Academy of Astronautics (IAA) im August 2011 eine von Mankins editierte, 272-seitige Studie, die unter dem Titel ,The First International Assessment of Opportunities, Issues, and Potential Pathways Forward’ im Netz abrufbar ist.

Da Mankins ein Buch über Solarenergie im Weltraum schreibt, in welchem auch Details des SPS-ALPHA aufgeführt werden, versucht er im Mai 2012, die Mittel für die Veröffentlichung über die Crowdfunding-Website Kickstarter.com zu erhalten. Von dem Zielbetrag in Höhe von 25.000 $ kommen aber nur 10.639 $ zusammen, womit die Finanzierung fehlgeschlagen ist. Allerdings gelingt das Projekt auch so, und das Buch The Case for Space Solar Power wird 2014 von der Virginia Edition Publishing Co. veröffentlicht, kostet gebunden allerdings über 100 €.

Außerdem gründet der Wissenschaftler im Mai 2014 die Mankins Space Technology Inc., um die Erzeugung von Solarstrom im All voranzutreiben.

Bei dem neuen SPS-ALPHA-Konzept entfällt die Notwendigkeit eines großen und teuren integrierten Energieverwaltungs- und -verteilungssystems. Zudem kann der Solarstromsatellit vollständig aus einzelnen Systemelementen zusammengebaut werden, die nicht mehr als 50 - 200 kg wiegen, was eine Massenproduktion aller Teile zu drastisch niedrigeren Kosten als bei herkömmlichen Raumfahrtsystemen ermöglicht.

Die notwendigen nächsten Schritte sind die Entwicklung eines funktionierenden Prototyps eines oder mehrerer Module und die Demonstration des zusammengebauten Systems in der Praxis, um in den nächsten Jahren einen Flugtest des Systems in einer niedrigen Erdumlaufbahn durchzuführen.

An dem Konzept arbeitet auch die 2019 von Serdar Baycan gegründete australische Firma Solar Space Technologies (SST) mit, die mit Unterstützung von Mankins plant, bis 2027 einen Solarstromsatelliten in eine geostationäre Umlaufbahn zu bringen, um das australische Stromnetz mit Grundlaststrom zu versorgen. Bislang gibt es aber keine Informationen über umgesetzte Schritte.

Im Mai 2022 veröffentlicht Mankins eine 47-seitige Übersicht unter dem Titel ,Space Solar Power: An Overview’, die im Netz abrufbar ist, allerdings fast nur aus Bildern und sehr knappen Texten besteht. Interessant ist sie aufgrund der Klassifizierung der Solar-Satelliten in sieben Typen.

Empfehlenswert ist auch ein Blick auf die im Netz abrufbare Präsentation ,A Significant Update to the Hyper-Modular Approach to Space Solar Power SPS-ALPHA Mark-IV’, die im März 2024 erscheint und den Fahrplan für einen einsatzfähigen und kosteneffizienten Solarsatelliten sowie die weiteren Iterationen des SPS-ALPHA enthält.

Was das o.e. Team der University of Strathclyde unter Leitung von Massimiliano Vasile anbelangt, so testet dieses im Jahr 2012 Geräte, die als Plattform für Solarpaneele dienen könnten, um die Sonnenenergie zu sammeln und sie mit Hilfe von Mikrowellen oder Lasern zurück zur Erde zu leiten. Die Wissenschaftler gehen davon aus, daß anfänglich kleinere Satelliten zum Einsatz kommen werden, die in der Lage sind, genug Energie für ein kleines Dorf zu erzeugen. Letztlich sollen aber ausreichend große Strukturen im Weltraum plaziert werden, die eine große Stadt versorgen können.

Zu den besonderen Innovationen des Teams, zu dem auch Kollegen der University of Glasgow und des KTH Royal Institute of Technology in Schweden gehören, zählt ein Weltraumnetz, das nach einer Vorbereitungszeit von 24 Monaten im März an Bord der Höhenforschungsrakete REXUS 12 (Rocket Experiments for University Students) vom schwedischen Startplatz ESRANGE in Kiruna aus gestartet wird. Das Experiment trägt den Namen Suaineadh.

Nach dem Start wird das  2 x 2 m große Weltraumnetz aus dem Ausstoßzylinder in der Raketenspitze ausgestoßen, und die Zentrifugalkräfte, die auf die Spinnvorrichtung des Raumnetzes wirken, werden zur Stabilisierung der Experimentplattform genutzt. Dabei dienen vier Tochtersektionen in den Ecken des quadratischen Netzes, die jeweils Inertialmesseinheiten (IMUs) enthalten, als Stabilisierungsmassen, während jede IMU Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsmessungen in allen drei Richtungen liefert.

Nach dem Start von REXUS12 ist man zwar nicht in der Lage, das ausgestoßene Experiment zu lokalisieren, aber 22 hochauflösende Bilder der vier Kameras, die auf dem zentralen Nabenteil montiert sind, wurden über die drahtlose Verbindung zwischen dem Experiment und der Rakete empfangen. Das letzte Bild wird zu Beginn des Entfaltungsprozesses aufgenommen und die Auswertung läßt die Vermutung zu, daß das Experiment nach dem Abwurf voll funktionsfähig war, aber möglicherweise durch ein Taumeln des Experiments oder der Rakete die Funkverbindung unterbrochen wurde.

Das Experiment ebnet trotzdem den Weg für die nächste Phase des Solarenergieprojekts, bei der man sich mit den Reflektoren befaßt, die für die Sammlung der Sonnenenergie benötigt werden. Ein 10-seitiger Bericht erscheint im Juni 2013 unter dem Titel ,Lessons learned from REXUS12’s Suaineadh Experiment: Spinning deployment of a space web in milli gravity’. Er ist im Netz abrufbar.

Meldungen vom Mai 2012 zufolge soll das Folgeprojekt mit der Bezeichnung Self-inflating Adaptable Membrane (SAM) den Einsatz einer ultraleichten zellularen Struktur testen, die ihre Form verändern kann, sobald sie entfaltet ist. Diese Struktur besteht aus Zellen, die sich im Vakuum selbst aufblasen und ihr Volumen durch Nanopumpen selbständig verändern können. Die unabhängige Steuerung der Zellen würde es ermöglichen, die Struktur in einen Solarkonzentrator umzuwandeln, um das Sonnenlicht zu sammeln und es auf Solaranlagen zu projizieren.

Bereits im Februar 2012 hatten die Wissenschaftler um Vasile zudem die Studie ,Design of a formation of solar pumped lasers for asteroid deflection’ veröffentlicht, in welcher der Entwurf eines Systems aus mehreren Raumfahrzeugen zur Ablenkung von Asteroiden vorgestellt wird, wobei jedes Raumfahrzeug mit einem Faserlaser und einem Solarkonzentrator ausgestattet ist.

Demnach soll ein Schwarm relativ kleiner Satelliten, die mit solarbetriebenen Lasern ausgestattet sind und über die Oberfläche eines Asteroiden fliegen, diesen viel leichter verdampfen können als ein großes, unhandliches Raumschiff mit Atombomben, wie es gerne in Filmen gezeigt wird. Ein weiterer Bericht unter dem Titel ,A Space-based Laser System for the Deflection and Manipulation of Near Earth Asteroids’ wird im April 2014 auf dem International High Power Laser Ablation and Beamed Energy Propulsion Symposium in Santa Fe vorgestellt, aber noch nicht veröffentlicht.

Wie sich im Zuge der Recherche herausstellt, wurde das Team der University of Strathclyde und der University of Glasgow bei der Durchführung von Laborstudien, um das Verständnis dieser Technik zu verfeinern und zu bestätigen, von der Planetary Society unterstützt. Diese hatte bereits im Jahr 2010 mit einem Projekt zur Validierung der als Laserablation bekannten Asteroiden-Ablenkungstechnik begonnen.

Zum Hintergrund: Die von Carl Sagan, Bruce Murray und Louis Friedman in Pasadena, Kalifornien, im Jahr 1979 gegründete Gesellschaft war vor allem durch das 1999 gestartete, verteilte Rechenprojekt SETI@home bekannt geworden, bei dem Freiwillige ihre privaten Rechner zur Suche nach möglichen Signalen außerirdischer Intelligenz bereitstellten. Das erste größere technische Projekt war dann ein Sonnensegel namens Cosmos 1 bzw. LightSail-1, das im Juni 2005 gestartet wurde.

Bei der Laserablation wird durch die Fokussierung eines Lasers auf die Asteroidenoberfläche ein Teil seines Oberflächenmaterials direkt von einem Feststoff in ein Gas umgewandelt. Dieses Gas bildet eine Auswurfwolke, die dann von der Oberfläche ausgestoßen wird und gegen den Asteroiden wirkt, wodurch ein kleiner, aber kontinuierlicher Schub entsteht. Mit der Zeit kann dieser kleine Schub die Flugbahn eines potentiell gefährlichen Asteroiden erheblich verändern.

Im Zuge des Laser Bees genannten Projekts kann nachgewiesen werden, daß die Laserablation eine vielversprechende Ablenkungsmöglichkeit darstellt und mehrere Vorteile gegenüber anderen Methoden hat: Sie hängt nicht von der Materialzusammensetzung des Asteroiden ab und funktioniert bei einem Trümmerhaufen oder einem massiven Eisenbrocken gleich, sie kann mit der Größe des Asteroiden skaliert werden, größere Asteroiden erfordern mehr Raumfahrzeuge, kleinere Asteroiden weniger, und es werden Schwärme derselben kleinen Raumfahrzeuge eingesetzt, die jeweils einen kleinen Laser tragen, wodurch eine hohe Redundanz erreicht wird.

Zu dem Projekt gehören detaillierte Ablationsexperimente zur direkten Messung des Massenstroms und der Temperatur der Auswurfsfahne, des resultierenden Schubvektors und der Reduzierung der Laserenergie während der potentiellen Lebensdauer der Mission. Die Ergebnisse führen zu erheblichen Verbesserungen der theoretischen Modelle und zeigen vielversprechende Wege für zukünftige Arbeiten auf.

Das Projekt Laser Bees wird hier erwähnt, obwohl es die Solarenergie nicht einbezieht, da es als Vorreiter weiterer Initiativen gilt, die sich mit dem Thema beschäftigen, bedrohliche Asteroiden daran zu hindern, die Erde zu treffen - und dabei auf die Sonne als Energielieferant setzen.

Zu diesen Arbeiten gehört beispielsweise das im Februar 2013 veröffentlichte und DE-STAR (Directed Energy Solar Targeting of Asteroids and Exploration) genannte System im Orbit, das Sonnenenergie in ein phasengesteuertes Laserarray bündeln soll, dessen Strahlen dann auf die bedrohlichen Weltraumgesteinsbrocken oder Meteoriten treffen und sie in eine andere Richtung ablenken. Die im Netz einsehbare 16-seitige Arbeit stammt von Philip M. Lubin und seinen Kollegen an der University of California, Santa Barbara (UCSB) und trägt den Titel ,DE-STAR: Phased-Array Laser Technology for Planetary Defense and Other Scientific Purposes’.

In diesem Rahmen werden noch diverse weitere Studien und Analysen veröffentlicht, wie z.B. ,Orbital Simulations on Deflecting Near-Earth Objects by Directed Energy’ im Januar bzw. ,DE-STARLITE - A directed energy planetary defense mission’ im September 2014. Im Jahr 2016 folgt ein Papier mit dem Titel ,Directed Energy Missions for Planetary Defense’. Darin wird DE-STAR erweitert und um DE-STARLITE ergänzt, ein viel kleineres und kostengünstigeres Roboter-Raumschiff, das zu einem Asteroiden fliegt und seine Position etwa 10 km von seinem Ziel entfernt hält, um dieses mit seinem solarbetriebenen Laser mehrere Jahre lang zu beschießen und so abzulenken.

Eine Forschungsarbeit, in welcher die erforderliche Laserleistung zur Ablenkung eines erdnahen Asteroiden mit Hilfe der Ablationstechnik geschätzt wird, erscheint im Juni 2015 unter dem Titel ,Estimation of necessary laser power to deflect near-Earth asteroid using conceptual variable-laser-power ablation’. Die Arbeit stammt von Young-Joo Song und Sang-Young Park an der Kyung Hee University in Seoul, Südkorea. Noch aktueller ist die Forschungsarbeit ,Minimum Safe Distances for DE-STAR Space Lasers’ von Adam Hibberd von der Initiative for Interstellar Studies in London, die im September 2024 erscheint.

Auch in diesem Fall ist es danach eine lange Zeit ruhig um die genannten Projekte, und erst im September 2023 melden die Blogs, daß die University of Strathclyde in Kooperation mit der niederländischen TU Delft sowie der schweizerischen Firma Sirin Orbital Systems AG an dem Konzept eines Schwarms von 16U CubeSats arbeitet, der Sonnenenergie zur Erde überträgt. Die Firma hatte den Zuschlag von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Rahmen einer wettbewerbsorientierten Kampagne ,Innovative Mission Concepts Enabled by Swarms of CubeSats’ erhalten, zu der 74 europäische Einrichtungen oder Einzelpersonen Ideen eingereicht hatten.

Das Portfolio des 2019 gegründeten Unternehmens mit Sitz in Zürich, das Gewinner des Leading Innovation in Space Award 2024 der World Space Week Association ist, umfaßt Antriebssysteme für Kleinsatelliten, drahtlose Energieübertragungstechnologien im Mikro- und Millimeterwellenbereich, einschließlich solcher für weltraumgestützte Solarenergie, quantenbasierte Sensortechnologien und vieles mehr.

Das neue Missionskonzept der Sirin Orbital Systems trägt den Titel ,Swarms of CubeSats for kW-scale Space-Based Solar Power (16U₄SBSP)’. Bislang läßt sich jedoch nichts über eine Umsetzung finden.

Im Januar 2024 erscheinen zudem Meldungen, denen zufolge die Forscher der University of Glasgow inzwischen mit der NASA zusammenarbeiten, wobei nun von riesigen, hauchdünnen Satellitenreflektoren die Rede ist, die die Erde in einer Höhe von rund 900 km umkreisen, um nachts Sonnenlicht auf irdische Solarkraftwerke zu lenken, so daß diese auch nach Sonnenuntergang noch zeitweise Strom liefern können, wenn die Nachfrage der Verbraucher nach Strom am höchsten ist.

Die Spiegel sollen so gesteuert werden, daß sie das Sonnenlicht ins All schicken, außer sie befinden sich im Einzugsbereich eines irdischen Solarkraftwerks. Dann werden sie gedreht, damit das Sonnenlicht auf die Erde fällt und etwa 10 km² beleuchtet. Dies geschieht bei jeder überflogenen Anlage, wobei die Dauer der Stromerzeugung bei jeweils 17 Minuten liegt, was eine Stromerzeugung von jeweils 35 MWh bedeutet.

Wenn die Route von fünf großen Reflektoren so ausgelegt würde, daß sie täglich nacheinander 13 große Solarparks erreicht, könnte das System 284 MWh Solarenergie pro Tag liefern. Die Menschen auf der Erde würde das zusätzliche Licht aus dem Weltraum nicht stören, da es außerhalb der Solarparks praktisch nicht sichtbar sei.

Das Projekt mit dem Namen ,SOLSPACE: Enhancing Global Clean Energy Services Using Orbiting Solar Reflectors’ wird von Prof. Colin McInnes geleitet und für fünf Jahre durch einen ERC Advanced Grant in Höhe von 2,5 Mio. € unterstützt. Das Team, das Onur Çelik, Andrea Viale, Litesh Sulbhewar und Temitayo Oderinwale umfaßt, wird die effizientesten Umlaufbahnen und Steuerungsstrategien für die Reflektoren erforschen und Entwürfe für die Solarreflektoren untersuchen, wie sie hergestellt und montiert werden können und welche wirtschaftlichen Auswirkungen die zusätzlich gelieferte Energie hat.

Eine ungewöhnliche Geschichte hat die 2008 von Stephan Tennsel und Peter Sage gegründete Schweizer Firma Space Energy AG mit Sitz in Schaffhausen, die ebenfalls den Versuch macht, Solarsatelliten zu kommerzialisieren. Das Unternehmen verfolgt den Ansatz, den durch Satelliten erzeugten Strom durch ein Kabel zur Erde zu leiten, das durch die Erdrotation gespannt bleiben würde. Bislang kann die Industrie die hierfür nötigen Kohlenstoff-Nanomaterialien mit der nötigen Zugfestigkeit allerdings noch nicht in der erforderlichen Menge herstellen. Bis dahin setzt man auf eine Mikrowellen-Technologie.

Die Space Energy zeigt auf ihrer Homepage deutlich, welche Märkte sie vorzugsweise im Auge hat: die Seite existiert nur auf Englisch, Japanisch und Chinesisch. Die Firma will bereits 2012 den ersten 5 kW Testsatelliten in eine niedrige Erdumlaufbahn bringen. Anderen Informationen zufolge soll dieser nur der erste von mehr als 40 Satelliten sein, die das Unternehmen in die niedrige Erdumlaufbahn schicken, dort zunächst parken, weiter ausbauen und erst dann in eine geostationäre Umlaufbahn weiterschicken will.

Im Jahr 2010 ist das Unternehmen auf Büros und Zweigstellen in San Francisco, Fort Lauderdale, Ras Al Khamiah und Peking angewachsen und betätigt sich als Gastgeber der Sichuan Governments International Clean Energy Conference in China. Hier war bereits im November des Vorjahres eine Absichtserklärung für einen Stromabnahmevertrag mit dem Sichuan Investment Promotion Bureau (SPIPB) zum Bezug von Energie aus dem ersten kommerziellen Satelliten der Firma unterzeichnet worden.

Außerdem beschäftigt man sich mit terrestrischen PV-Großanlagen, für die im Februar dieses Jahres eine bislang ungenannte Bank als erster Investor gewonnen wird. Im Jahr 2013 sichert sich Space Energy über den gemeinsamen Entwicklungspartner Swara einen ersten Stromabnahmevertrag für den Bau einer 1 MW Anlage in Rajasthan. Kurz darauf  erleidet das Unternehmen jedoch einen großen Verlust, als es ins Visier organisierter Krimineller gerät, die sich als legitime Käufer ausgeben. Dies führt zu einer Verschuldung in Höhe von 1,8 Mio. £, die das Unternehmen nicht ausgleichen kann, so daß es sich gezwungen sieht, seine Geschäftstätigkeit einzustellen.

Im Jahr 2009 lautet die erste Meldung in Verbindung mit der SSP-Technologie, daß nun auch die Internationale Raumstation ISS als Testobjekt dienen und Strom vom Weltraum zur Erde senden soll. Dazu soll am japanischen Modul ein ,Experimental Packet’ befestigt werden, das zu Demonstrationszwecken Mikrowellen-Energie mit 20,2 GHz zu einer 34 m durchmessenden Antenne auf dem Gelände des GDSCC senden soll.

Etwas verzögert stellt sich dann jedoch heraus, daß die NASA das Projekt gekippt hat, da sie die dafür erforderlichen 55 Mio. $ nicht bekommen hatte.

Dafür kündigt der kalifornische Energieversorger Pacific Gas & Electric (PG&E) im April 2009 an, gemeinsam mit der seit 2001 bestehenden Solaren Corp. aus Manhattan Beach, Kalifornien, eine Solarfarm im Weltraum errichten zu wollen. Man habe vereinbart, daß der Solarsatellit ab Sommer 2016, und dann 15 Jahre lang, 200 MW Energie an PG&E liefert. Der Solarstrom soll mittels hochfrequenter Radiowellen zur Empfangsstation in Los Baños, etwa 100 km südwestlich von San Francisco, gelangen. Mit ihrer  Intensität, die etwa einem Siebtel der Mittagssonne entspricht, sei die Strahlung aus dem All ungefährlich.

Die Solaren Corp. führt bereits Labortests mit Prototypen ihrer patentierten SSP-Station durch, außerdem plant man Feldversuche, bei denen Testsatelliten ins All geschickt werden sollen. Die geplanten vier Solar-Power-Anlagen auf geostationären Umlaufbahnen können einzeln arbeiten, aber auch zusammengeschaltet werden.

Zu den finanziellen Details gibt es bislang keine Informationen, und auch mit technischen Daten hält sich Solaren sehr bedeckt. Gerüchteweise hört man, daß das Sonnenlicht bei dem Solaren-System mit faltbaren, superleichten Spiegeln, vermutlich aus Mylar oder Polyethylen, auf die Solarmodule gelenkt werden soll, um die Ausbeute um ein Vielfaches zu erhöhen.

Dem Patent der Firmengründer James ,Jim’ E. Rogers und Gary T. Spirnak von 2006 ist außerdem zu entnehmen, daß ihre Erfindung eines im Weltraum stationierten Solarkraftwerks auch dazu dienen soll, mittels der gewonnenen Energie das Wettergeschehen zu beeinflussen. Durch die Erwärmung der oberen und mittleren Schichten eines sich bildenden Hurrikans soll dieser geschwächt werden können. Im Dezember 2009 gibt die California Public Utilities Commission (CPUC) dem Projekt grünes Licht und das Unternehmen versucht, in einer ersten Finanzierungsrunde 100 Mio. $ zu akquirieren.

Trotz mehrjähriger Bemühungen ist die Solaren jedoch nicht in der Lage, die Mittel für das Kraftwerk zu erhalten. Im Jahr 2015 vereinbaren Solaren und PG&E einvernehmlich, auf den Stromvertrag zu verzichten.

Neuigkeiten gibt es auf der Unternehmenshomepage erst wieder im Februar 2019, als der Solaren-Chef Spirnak verkündet, daß das patentierte Weltraum-Solarkraftwerk „in hohem Maße synergetisch mit den US-amerikanischen und internationalen Weltraumforschungsaktivitäten“ sei. Nun sollen bis 2021 die Labortests für die Nutzlast abgeschlossen werden, gefolgt von Tests im hohen Leistungsbereich und Tests für den Einsatz im Weltraum, die im Jahr 2025 mit dem Start einer SSP-Prototypanlage der Megawattklasse in die geostationäre Erdumlaufbahn ihren Höhepunkt erreichen sollen.

Die SSP-Prototypanlage könnte später mit Hilfe ihres internen elektrischen Antriebs auch auf eine Mondumlaufbahn oder zu einem Lagrange-Punkt gebracht werden. Eine Empfangsantenne mit einer Leistung von 1 MW könnte bereits 2026 auf dem Mond installiert werden, damit der Solarstromsatellit (Lunar SSP) kontinuierlich Hochfrequenzenergie für die Bedürfnisse der NASA, der internationalen Gemeinschaft und der Wirtschaft senden kann. Die Spot-Beam-Fähigkeit ermöglicht die gleichzeitige Unterstützung mehrerer Basen, Außenposten oder Expeditionen.

Die jüngste Meldung stammt vom Juni 2023 und besagt, daß es der Firma gelungen sei, in ihrer ersten Finanzierungsrunde der Serie D 2,5 Mio. $ aufzunehmen, um die Entwicklung und die Labortests des Space Solar Power Systems fortzusetzen.

Mitte 2009 reicht das US-Unternehmen PowerSat Corp. Patentanträge für zwei Technologien ein, bei denen es um die Generierung von Solarstrom im Orbit der Erde geht. Der Firma zufolge macht das BrightStar gennnte Konzept sowie die SPOT-Technologie (Solar Power Orbital Transfer) eine Verwirklichung von Solar-Satelliten um vieles realistischer, sowohl in technischer wie auch in wirtschaftlicher Hinsicht. PowerSat ist Anhänger der Mikrowellenübertragung.

BrightStar sieht vor, daß die Sonnenstrahlung von bis zu 300 kleineren Satelliten aufgefangen und dann über einen größeren gebündelt und zur Erde gesendet wird, während es sich bei SPOT um ein Antriebskonzept handelt, bei dem auch die Schubdüsen der Satelliten mittels Solarenergie betrieben werden, um die Satelliten in Position zu halten, was durch entsprechende Ionenantriebe machbar ist.

Die PowerSat rechnet vor, daß mittels dieser beiden Technologien die Start- und Betriebskosten eines 2,5 GW Orbitalkraftwerks um bis zu 1 Mrd. $ verringert werden könnten. Für einen wirtschaftlichen Betrieb müßten Satellitensolarparks nämlich mindestens 2,5 GW Leistung erbringen, was mit Investitionen von 4 - 5 Mrd. $ pro Anlage verbunden ist.

Derzeit arbeitet die Firma an einer 10 kW Demo-Anlage für einen nicht genannten Kunden. Für 2015 ist ein Prototyp im niedrigen, geosynchronen Orbit geplant, ein 100 Mio. $ Projekt, während die kommerzielle Produktion bereits 2020 anlaufen könnte.

Im Juni 2009 meldet PowerSat, daß es Zusagen über Startfinanzierungen in Höhe von 3 – 5 Mio. $ bekommen habe, doch die bislang letzte Meldung auf der Homepage stammt vom Oktober 2009, seitdem ist es um das Unternehmen wieder ruhig geworden.

Im Jahr 2009 soll auch die Air Force Academy der USA mit dem Bau von zwei kleinen Satelliten begonnen haben, um das Konzept der Übertragung von Solarstrom aus dem Weltall per Lasertechnologie zu testen. Man erwartet, genug Strom zu empfangen, um wenigstens eine 0,1 W LED zum Leuchten zu bringen. Es ist nachvollziehbar, daß das US-Militär davon träumt, seine Soldaten auch in schwierigem Gelände mit Energie zu versorgen, die einfach aus dem All herabgebeamt wird.

Tatsächlich hatte das National Security Space Office des US-Verteidigungsministeriums im Jahr 2007 eine Initiative zur Untersuchung der weltraumgestützten Solarenergie gestartet. Eine damals veröffentlichte erste Studie wies auf das enorme Potential dieser Technologie hin und empfahl ausdrücklich, die entsprechenden Entwicklungen zu unterstützen, auch wenn noch erhebliche technische und wirtschaftliche Herausforderungen zu überwinden seien. Kein Wunder also, daß im Internet inzwischen Gerüchte kursieren, denen zufolge die vorstehend erwähnten Solaren und Space Energy möglicherweise Tarnfirmen des US-Militärs sind.

Weiter geht es bei der Air Force anscheinend erst im Jahr 2020, als das Air Force Research Laboratory (AFRL) im Dezember bekannt gibt, daß sein Projekt ,Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research’ (SSPIDR) jüngst von Northrop Grumman die erste Komponente für das Raumfahrtexperiment Arachne erhalten habe. Bei der Komponente mit dem Namen Helios handelt es sich um einen kommerziellen Raumfahrzeugbus namens ESPAStar, der die Nutzlast auf ihrem Weg in die Umlaufbahn hält und die Plattform ist, von der aus die Experimente zur Demonstration weltraumgestützter Energieübertragungstechnologien und -konzepte durchgeführt werden.

Arachne wird als erstes frei fliegendes Flugexperiment dienen, um kritische Technologien zu entwickeln, die für den Aufbau eines betriebsfähigen Solarstromübertragungssystems wesentlich sind. Helios besteht wiederum aus einem EELV-Ring (Evolved Expendable Launch Vehicle) für den sekundären Nutzlastadapter (ESPA) und dient als Bus, d.h. als Teil des Raumfahrzeugs, in dem die notwendigen Komponenten für die Steuerung der Energieversorgung, der Kommunikation, der Wärmeversorgung und der Lagekontrolle untergebracht sind.

Das von Northrop Grumman entwickelte und gebaute ,Space Solar Power Radio Frequency Integrated Transmission Experiment’ (SSPRITE) wird vier der sechs verfügbaren Anschlüsse des ESPA nutzen und eine Schnittstelle zu Helios bilden, um Strom für seine Subsysteme zu erhalten. Der Helios-ESPA-Ring und das Solarenergie-Beamingexperiment SSPRITE bilden zusammen das Raumfahrzeug Arachne, das die erste Demonstration des SSPIDR-Projekts darstellt.

Arachne wird neue Technologien zur Umwandlung der Solarenergie hocheffizienter PV-Zellen in Hochfrequenz demonstrieren, wobei innovative Sandwichkacheln zum Einsatz kommen, sowie die Machbarkeit der Übertragung dieser Energie zum Boden und ihre Umwandlung in nutzbaren Strom. Die Sandwichkacheln, die sich seit 2018 bei Northrop Grumman in der Entwicklung befinden, sind insofern ein Novum, als daß die Fähigkeiten, Energie zu sammeln, diese umzuwandeln und dann zum Boden zu strahlen, in einer einzigen Komponente enthalten sind. Der Start des Arachne-Raumschiffs ist für 2024 (später: 2025) geplant.

Aktuell läuft bereits das ,Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module Flight Experiment’ (PRAM-FX), das im Mai 2020 ins All gebracht wird, um die Effizienz des Umwandlungsprozesses von Solarenergie in RF-Energie zu untersuchen. Im Rahmen von Experimenten namens SPINDLE und SPIRRAL sollen außerdem kleine Prototypen entsprechender Satelliten getestet werden, wobei SPINDLE bereits 2023 starten soll.

Im Dezember 2021 wird der erfolgreiche Bodentest einer einzelnen Kachel für die Arachne-Nutzlast gemeldet, bei dem ein Solarsimulator verwendet wird, um die PV-Seite der Platte zu beleuchten und den Umwandlungsprozeß von Solar- in Funkfrequenz zu starten.

Auf der International Space Development Conference im Mai 2009 in Orlando stellt Peter Kokh, Präsident der amerikanischen Moon Society, das Modell einer Space-Solar-Power-Anlage vor, bei der zwei gigantische Sonnensegel das Sonnenlicht einfangen und auf einen zentralen Kollektor konzentrieren. Dort wird das Licht in Mikrowellen umgewandelt und als Strahl gebündelt zum Erdboden geschickt.

Die Moon Society ist ein privater Interessenverband, der sich für eine Rückkehr zum Mond starkmacht, aber auch für andere Innovationen in der Weltraumfahrt einsetzt. Der im Jahr 2000 als Mitgliederorganisation für die Artemis Society gegründete Verband, damit diese sich auf die Förderung des Artemis-Projekts konzentrieren konnte, hat sich zum Ziel gesetzt, eine dauerhafte Besiedlung des Mondes zu ermöglichen, indem er eine Gemeinschaft auf der Grundlage von Partnerschaften zum gegenseitigen Nutzen schafft.

Das Artemis-Projekt, benannt nach der Göttin des Mondes in der griechischen Mythologie, ist ein kommerzieller Plan zur Besiedlung des Mondes, der in den 1990er Jahren entwickelt wurde. Er hat aber nichts mit dem NASA-Programm zur Rückkehr von Menschen auf den Mond bis 2024 zu tun, das ebenfalls den Namen Artemis trägt.

Das Power Beaming Project der Moon Society beschäftigt sich mit Solarenergiesatelliten in der Mondumlaufbahn, die Siedlungen auf dem Mond kontinuierlich mit Energie versorgen und so das Problem der 14-tägigen Mondnacht mit völliger Dunkelheit und Temperaturen von bis zu -200°C aus der Welt schaffen sollen. Auch Cis-Mond-Raumfahrzeuge und -Satelliten könnten so mit Energie versorgt werden.

Der Direktor der Gesellschaft, Peter Schubert, hatte bereits im März 2008 gefordert, die Führung bei der Förderung der Vision eines Netzwerks von Solarstromsatelliten zu übernehmen, die größtenteils aus Mondmaterialien gebaut werden. In den späten 1980er und frühen 1990er Jahren hatte die Brainstorming-Gruppe der 1975 gegründeten L5 Society in Seattle, deren Mitglieder zu einem hohen Prozentsatz von Boeing stammten, einen Bericht präsentiert, dem zufolge  92 % eines Solarenergiesatelliten mit Materialien aus Mondregolith gebaut werden könnten (Seattle Lunar Group Studies, SLuGS).

Außerdem gelang es einem Team der Moon Society, ein funktionsfähiges Demonstrationsmodell für die Übertragung von Solarenergie zu entwerfen, zu bauen und auf der International Space Development Conference in Washington, D.C., im Mai 2008 vorzustellen, um die öffentliche Unterstützung für diese Initiative zu fördern. Im September war dann ein Whitepaper der Moon Society unter dem Titel ,Promoting a vision of a network of Solar Power Satellites largely built from Lunar Materials’ veröffentlicht worden. Über praktische Umsetzungen ist bislang nichts bekannt.

Im Juli 2009 berichtet die Fachpresse über die um 1992 gegründete Firma Xenotech Research, eine Forschungs- und Entwicklungsinitiative unter der Leitung von Charles W. Shults III, die Aufmerksamkeit für konzeptionelle, bislang jedoch unbewiesene Vorschläge zur Erzeugung von weltraumgestützter Solarenergie und ihrer drahtlosen Übertragung zur Erde mit Hilfe von Hochfrequenzlasern oder Mikrowellenfrequenzen erregt.

Das Unternehmen will sich in der Nähe des neuen, privaten Raumflughafens von Virgin, dem New Mexico Space Port, ansiedeln, um schon im Oktober 2010 ein Solarenergieprojekt im niedrigen Orbit zu verwirklichen, das 12 - 13 kW Strom erzeugen soll. Hierzu wird mit der o.e. Space Island Group über die Lieferung einiger Technologiekomponenten verhandelt. Und bereits 2012 will man eine 1 GW Anlage in einem stationären Orbit in knapp 36.000 km Höhe in Betrieb nehmen.

Die Xenotech arbeitet außerdem an einem 500 W Solarofen mit Fresnel-Linse, sowie an einer besonders günstigen Windkraftanlage. Bei so vielen unterschiedlichen Ambitionen ist es aber nicht verwunderlich, daß die Firma schon beim Update 2011 nicht mehr zu erreichen ist.

Im September 2009 findet am Ontario Science Centre in Toronto das erste International Symposium on Solar Energy from Space statt, das gemeinsam von der International Academy of Astronautics (IAA) und dem neu gegründeten not-for-profit Interessenverband SPACE Canada (Solar Power Alternative Clean Energy) organisiert wird, der sich der Förderung des internationalen Dialogs zur weltraumgestützten Solarenergie widmet. Unter den Beratern der Initiative und Sprechern findet man auch Mankins.

Ebenfalls präsent ist u.a. Wael Almazeedi aus Kuwait, Mitbegründer der Social-Enterprise-Plattform FATE Consortium (Free Access to Energy), die sich auf die Entwicklung und Umsetzung kollaborativer, kommerzieller Energielösungen konzentriert, wobei der Schwerpunkt auf hybriden Stromerzeugungssystemen und solarer Energieerzeugung im Weltraum liegt.

Während des Symposiums findet auch die erste öffentliche Demonstration der drahtlosen Energieübertragung statt, bei der Energie mit Hilfe von Festkörperverstärkern durch die große Halle des Ontario Science Centre übertragen wird.

Darüber hinaus veranstalten SPACE Canada und seine Partner die International SSP Student Project Competition, einen Wettbewerb für studentische Forschungs- und Ingenieursarbeiten auf dem Gebiet der Solarstromprojekte im Weltraum, der auch weiterhin durchgeführt wird.

Anfang 2010 meldet sich auch die Astrium (später: Airbus Defence and Space), eine 100 %-ige Tochtergesellschaft des größten europäischen Luft-, Raumfahrt- und Rüstungskonzerns EADS, wieder zu Wort.

Hier arbeitet man inzwischen an einem Infrarot-Laser, der die Erde vom All aus mit Strom versorgen soll. Bei der Rückwandlung des Infrarot-Laserlichts in Elektrizität wird ein Wirkungsgrad von 80 % angestrebt. Was die Labortests bislang tatsächlich erbracht haben, wird nicht gesagt. Ebensowenig, warum der Laser auf dem Foto grün leuchtet.

Dem Unternehmen zufolge sei in den nächsten fünf Jahren der Aufbau eines Systems mit 10 - 20 kW Leistung vorstellbar, und von 2020 an könnten Raumstationen mit Laseranlagen von 20 - 50 kW Leistung Sonnenenergie umwandeln und an die Erde übertragen. Was im Vergleich zu den anderen vorstehend genannten Plänen recht wenig ist.

Das Raumfahrtunternehmen will jedenfalls einen eigenen Satelliten ins All schicken. Aus den öffentlich zugänglichen Angaben läßt sich jedoch kein realisiertes Satellitenprojekt zur Energieübertragung erkennen. Das Energielaser-Projekt wurde offenbar nicht bis zu einem operativen Satelliten umgesetzt und blieb bei der Konzept- bzw. Demonstrationsphase stehen.

 

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