TEIL C

Solar-Luftschiffe und Solar-Ballone (6)

Im Februar 2012 zeigen einige Fachblogs das Fluggerätekonzept Sky Voyage des Designer Jet Shao aus Melbourne in Australien – ein etwas seltsam wirkendes Hybrid-Segelflugzeug/Luftschiff für das Jahr 2031, das vertikal aufsteigen kann, indem der Gassack in einer aufrechten Position gefüllt wird.

Einmal in der Luft, soll das Sky Voyage dann mit Hilfe eines Turbinentriebwerks, welches von einer Wasserstoff-Brennstoffzelle angetrieben wird, durch den Wind manövriert werden. Dabei wird der Tragkörper waagrecht ausgerichtet, um auch als Tragfläche zu fungieren.

Der oben bereits erwähnte New Yorker Architekt Tiago Barros erhält im Mai 2012 in London den Conde Nast Innovation & Design Awards für das Design eines Öko-Zeppelins des 21. Jahrhunderts, der sich an Fullers Ideen anlehnt und auch Passing Cloud heißt.

Die künstliche Wolke besteht aus miteinander verbundenen aufblasbaren Ballons, die durch eine äußerst starke, aber flexible Struktur aus rostfreiem Stahl in zugfestem Nylongewebe bedeckt sind.

Angetrieben wird das Ganze einfach durch die vorherrschenden Winde, so daß die Reise keine festen Ankunfts- oder Abflugpunkt hat und das Gefährt im Grunde als ,windbetrieben’ betrachtet werden kann.

Passagiere kommen über Leitern an Bord und bleiben für die Gesamtheit der Fahrt auf der Oberfläche sitzen. Und sind zumindest da auch der Sonne ausgesetzt. Eigentlich ein sehr schönes Konzept, das bislang aber auch noch nicht umgesetzt wurde und sich wie so viele andere leider nur auf die Freude am Design beschränkt.

Unter dem Namen Ecologic Aircraft Design Concept stellt Daphnis Fournier, Designchef von ALPINI/METZELDER in Paris, im November 2012 ein hybrides Flugverkehrsmittel vor, das einfach nur schön ist. Weshalb es hier und bei den Flugzeugen gezeigt wird. Denn dort gehört es ebenso hin.

Das Flugzeug kann als moderner Doppeldecker bezeichnet werden, denn der eigentliche Rumpf ist am Ende seiner leicht angestellten Flügel mit einer darüber liegenden, großen Tragfläche verbunden, die von oben gesehen die Silhouette eines Luftschiffs hat, aber auf Hochgeschwindigkeits-Stromlinienform abgeflacht ist.

Dazu ist es mit Helium gefüllt, um energiesparende Starts zu ermöglichen. Und es ist vollständig mit photovoltaischen Zellen bedeckt, was besonderen Sinn macht, da das Flugzeug - zumindest tagsüber - die meiste Zeit ja über den Wolken fliegt.

Die gezeigte Studie ist 65 m lang und kann 216 - 324 Passagiere transportieren, je nach Innenausstattung und Komfort. Die Spitzengeschwindigkeit wird mit 1.200 km/h angegeben und mittels vier großen elektrischen Turbinen erreicht, die ihre Energie ausschließlich aus der gewaltigen Solarfläche decken, weshalb Fournier sein Design auch als Vollelektroflugzeug bezeichnet. Leider gibt es auch in diesem Fall über eine Reihe schöner Grafiken hinaus keine weiteren Fortschritte.

Im Dezember 2012 startet ein in Arizona beheimatetes PhotonFlightTeam eine Crowdfunding-Aktion auf Indiegogo, um – als Fernziel – eine solarbetriebenes Luftschiff aus recyceltem Aluminium zu bauen. Das Team hofft, mit der Kampagne genug Mittel beschaffen zu können, um einen kleinen ferngesteuerten Prototypen des Photonship zu bauen und zu testen, um dann zu weiter fortgeschrittenen Stadien des Designs übergehen zu können. Der nächste Schritt wäre dann ein solarbetriebenes Ein-Mann-Luftschiff, gefolgt von einem Drei-Mann-Luftschiff, das rund um die Welt fliegen kann.

Der Projektvorschlag, der sich in einem noch sehr frühen Stadium befindet, umfaßt so etwas wie die Kombination aus einem Jet, der geodätischen Kuppel-Geometrie von Fuller und einer Solarstromanlage ... und erinnerst stark an das oben vorgestellte Turtle-Airship.

Die Außenschale des Luftschiffs besteht aus flachen und starren Platten aus Leichtaluminium in Form gleichschenkliger Dreiecke, die zu einer Kuppel-artigen, geodätischen Struktur zusammengesetzt sind, wobei der obere Teil mit Solarzellen bedeckt ist. Dank seiner Breite könnte das Luftschiff mehrere Kabinen haben, die wie kleine Boote an der Unterseite angebracht sind.

Der Vorschlag wird auch der Clean Sky FP7 Initiative der Europäischen Union vorgelegt. Doch weder hier, noch auf Indiegogoo, kann das Team einen Erfolg verbuchen - worauch die ganze Sache wieder in der Versenkung verschwindet.

Eine im Juni 2013 veröffentlichte Studie von Naoki Shinohara mit dem Titel ‚Beam Control Technologies With a High-Efficiency Phased Array for Microwave Power Transmission in Japan‘ gibt einen Überblick über vergangene und gegenwärtige japanische Experimente mit Strahlsteuerungs- und/oder Strahlformungstechnologien mit phasengesteuerten Anordnungen (Phased Arrays), um hocheffiziente Mikrowellen-Leistungsübertragungssysteme (Microwave Power Transmission, MPT) zu ermöglichen.

Über das im Jahr 1992 erfolgte MILAX-Experiment (MIcrowave Lifted Airplane eXperiment) mit einem Flugzeugmodell berichte ich im Kapitelteil über Elektro- und Solarfluggeräte (s.d.).

Ein weiteres erfolgreiches MPT-Experiment mit einer Phased-Array-Anordnung, das zu einer Stromübertragung über die beträchtliche Entfernung von 150 km führt, wird 2008 von der Kobe University in Kyoto gemeinsam mit einer US-Forschungsgruppe durchgeführt.

Die Universität Kyōto wiederum demonstriert im Frühjahr 2009 eine auf der Magnetron-Technologie basierende phasengesteuerte Anordnung, über die Mikrowellen von einem Luftschiff aus zum Boden übertragen werden. In den Folgejahren werden hier neue hocheffiziente Phased Arrays für MPT- und Solarenergie-Satelliten entwickelt.

Ebenfalls im Juni 2013 berichtet die Presse über ein weiteres Konzept von Luftschiffen mit Solar-Antrieb, an welchem ein wissenschaftlicher Verein aus der Westschweiz arbeitet. Hauptverantwortlicher ist Anibal Jaimes, Gründer, Präsident und Geschäftsführer der flughistorischen Vereinigung hepta.aero mit rund 200 Mitgliedern.

Bei dem bereits im Herbst 2009 lancierten 20 Mio. CHF Projekt SEARCH (SEmirigid Advanced ResearCH) arbeiten rund 70 Partner aus Wissenschaft und Industrie mit, ebenso wie auch politische und gesellschaftliche Institutionen. Darunter sind die ETH Lausanne, die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa), die Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften, Logitech, Dassault Systems, die Stadt und der Kanton Neuenburg sowie das Bürgermeisteramt von Paris.

Ziel des Programms ist die Entwicklung eines Hightech-Konzepts für den Bau von halbstarren Luftschiffen mit Solar-Antrieb, die Winden von bis zu 90 km/h zu trotzen vermögen und vollautomatisch abheben, landen und fliegen können. Das Ergebnis soll dann Interessenten aus der Industrie zur Verfügung gestellt werden. Eine eigene Fertigung ist nicht geplant.

Nach dem Bau erster Prototypen wird nun das elektrisch angetriebene Luftschiff Iris Challenger 2 vorgestellt – das dann Anfang September, im Zuge der Luftfahrtmesse TransManche 2013, auch erfolgreich den Ärmelkanal überquert. Mit zwei Personen an Bord braucht das linsenförmige Fluggerät dafür genau 2 Stunden und 23 Minuten. Damit verbunden sind drei von der International Air Sports Federation anerkannte Weltrekorde: Flugzeit, Distanz (48,4 km) und Geschwindigkeit (im Durchschnitt 20 km/h). Ein früherer Versuch im November 2011 hatte noch zu einem Mißerfolg geführt. Von der deutschen Presse wird die ganze Sache völlig ignoriert.

Nach der Überquerung wird der mit zwei 7 kW Motoren und 130 cm durchmessenden Propellern ausgestattete sowie mit 568 m³ von Air Liquide gesponsertem Helium gefüllte Blimp, der bis zu 200 kg tragen kann, wieder zu hepta.aero nach Neuenburg gebracht, um dort auf Solarbetrieb umgerüstet zu werden. Dies soll die Schweizer Firma ILAND Green Technologies SA machen, die für ihre robusten mobilen PV-Systeme bekannt ist. Ein luftgefüllter Schwimmer gibt dem 6 m hohen und 14 m durchmessenden Luftschiff im übrigen die Fähigkeit, auch auf einer ruhigen Wasserfläche aufsetzen zu können.

Konzipiert und hergestellt wurde die Iris Challenger 2 von der Firma Airstar in Le Champ-près-Froges, dem weltweiten Marktführer für Beleuchtungsballons, der u.a. auch das Muskelkraft-Luftschiff Aéroplume hergestellt hat (s.d.). Bis zu einer kommerziellen Anwendung dürfte es allerdings noch etwas dauern, und mit den ersten Flügen wird nicht vor dem Jahr 2020 gerechnet. Was vielleicht sogar noch zu optimistisch ist - denn zumindest bis Mitte 2017 gibt es keine weiteren Neuigkeiten über das Projekt.

Derweil verfolgt auch der Airstar-Gründer Pierre Chabert mit seiner Non-Profit-Gruppe Transoceans seit 2013 das Ziel, ein umweltfreundliches, elektrisch betriebenes Personen- und Beobachtungsfluggerät zu entwickeln.

Dabei wird primär der Weltrekord für Geschwindigkeit ins Visier genommen, den man mit 120 km/h oder mehr brechen möchte. Bisheriger Rekordhalter ist Steve Fosset, der im Oktober 2004 mit einem Diesel-betriebenen Luftschiff der Zeppelin Luftschifftechnik (LZ N07-100) eine Fluggeschwindigkeit von 115 km/h erreichte.

Das hierfür geplante ultraschnelle Luftschiff LELIO ist ein völlig transparenter Einsitzer mit Heckantrieb, dessen Cockpit im Rumpf integriert ist. Die Polymer-Hülle umfaßt ein Volumen von 300 m³. Mit seiner effizienten Lithium-Polymer-Batterie soll eine Reichweite von rund 200 km möglich sein.

Des weiteren ist für 2015 eine Mittelmeerüberquerung geplant, bei der ein ebenfalls in Planung befindliches Zweisitzer-Modell LELIO II zum Einsatz kommen soll, dessen 15 kWh Akku in Kombination mit einem 35 kW Motor eine Reisegeschwindigkeit von 70 km/h erreichbar macht.

Im Jahr 2017 steht dann eine Atlantiküberquerung an, für welche das ebenfalls elektrisch betriebene, halbstarre Hybrid-Langstrecken-Luftschiff Stream Continental I entwickelt wird. Dieses Luftschiff wird nicht nur mit 2.500 m³ Wasserstoff gefüllt, sondern mittels einer Brennstoffzelle auch mit diesem Gas betrieben. Dazu gibt es noch Hochleistungsbatterien, so daß die Stream Continental mehr als 5.000 km weit durch die Luft fahren kann. Je nach Entfernung lassen sich 2 - 8 Passagiere unterbringen. Und auf dem Wasser landen kann es auch.

Der revolutionäre Antrieb auf Basis eines zentral integrierten elektrischen 150 kW Propellers macht äußerlich sichtbare Propeller obsolet. Mit einer Reisegeschwindigkeit von 80 - 100 km/h soll es nur etwa 60 Stunden dauern, um den Atlantik zu überqueren. Es ist bedauerlich, aber auch in diesem Fall sind keine weiteren Fortschritte feststellbar.

Im März 2014 wird aus Frankreich das neue Projekt eines autonomen Flugkörpers bekannt, der als eine Mischung aus Drohne und Satellit beschrieben wird - ohne dabei wirklich neu zu sein. Das von der Form an die klassischen Zeppeline erinnernde Fluggerät soll auf einer Höhe von 20.000 m Langzeitüberwachungen, Übertragungen und Navigationsdienstleistungen ermöglichen. Der Stratobus der Luft- und Raumfahrtkonzerns Thales Alenia Space soll dabei fünf Jahre ohne Unterbrechung am Himmel schweben.

Geplant ist der aus Carbonfasern konstruierte Stratosphären-Zeppelin in einer Länge von 70 – 100 m und einem Durchmesser von 20 – 30 m. Mit Wasserstoff gefüllt liegt die maximale Nutzlast bei 250 kg. Um die Abdrift zu minimieren soll sich der Zeppelin mit seiner dicken Spitze immer in den Wind drehen, wobei die zwei Propeller Windgeschwindigkeiten von bis zu 90 km/h ausgleichen können, wie sie auf der Einsatzhöhe maximal auftreten.

Bei der Energieversorgung werden Solar- und Brennstoffzellen kombiniert, wobei ein Teil des Sonnenstroms genutzt wird, Wasser per Elektrolyse aufzuspalten. Der Wasserstoff wird gespeichert, damit die Brennstoffzellen auch nachts Strom erzeugen können. Das System kann so rund um die Uhr 5 kW Energie liefern.

Ungewöhnlich am Aufbau des 5 Tonnen schweren Stratobus ist, daß sich die Solarzellen im Innern des Luftschiffs befinden, dessen Außenhaut in einem großen Segment transparent ist und um die Längsachse des Luftschiffes rotieren kann, um sicherzustellen, daß die durchsichtige Seite stets der Sonne zugewandt ist. Da der nicht transparente Teil der Außenhülle zusätzlich als Spiegel fungiert, der weiteres Sonnenlicht auf die Solarzellen lenkt, wird die Lichtintensität dort etwa verdreifacht – was die Stromausbeute erhöht, kleinere Solarpanels möglich macht und damit Gewicht spart. Das Reflektorsystem hat sich der Hersteller bereits patentieren lassen.

In den kommenden drei Jahren will man nun das robuste Material für die Hülle und die erforderlichen, besonders leichten Brennstoffzellen entwickeln. Das erste Luftschiff soll dann in spätestens fünf Jahren abheben, um Grenzen und Verkehrsströme zu überwachen, Lecks an Ölplattformen und Waldbrände aufzuspüren und gleichzeitig ein schnelles mobiles Internet zu ermöglichen.

Im April 2016 gibt Thales Alenia Space den offiziellen Start des Stratobus-Projekts bekannt, nachdem dieses von der französischen Regierung einer Finanzierung in Höhe von 17 Mio. € für eine 24-monatige Entwicklungsphase erhalten hat, die im Bau eines Demonstrators mit einer Nutzlastkapazität von 250 kg gipfeln soll. Da das Projekt auch aus vier französischen Regionen unterstützt wird, ist eine zusätzliche Finanzierung von rund 3 Mio. € aus diesen Quellen zu erwarten.

Die französischen Partner in diesem Programm sind die Firma Construction Navale Industrielle de la Méditerranée (CNIM), welche die Struktur und die zugehörige Ausrüstung, den Ring und die Gondel baut, während Solutions F für das elektrische Antriebssystem, Airstar Aerospace die Hülle, und Tronico-Alcen die Energieanlage liefern werden. Dazu kommen von Cmr-Prototec aus Norwegen das Energiespeichersystem und von MMIST aus Kanada die Fallschirme.

Der erste Prototyp des Stratobus soll 2018 fliegen, Luftschiffe in voller Größe dann ab 2020. Später wird der geplante Erstflug auf 2021 verschoben.

Im September 2018 startet, angeführt vom Austrian Institute of Technology, ein Sicherheitsforschungsprojekt der Europäischen Kommission namens FOLDOUT (Through-foliage detection, including in the outermost regions of the EU), mit dem die Entdeckung irregulärer Grenzübertritte mit neuer Technik verbessert werden soll. Im Mittelpunkt stehen dicht bewaldete Landgrenzen, die mit Patrouillen schwer zu überwachen sind.

Am der geplanten ‚Laubdurchdringung‘ sind u.a. Grenzpolizeien aus Bulgarien, Finnland, Litauen und Polen beteiligt. Ein zweijähriges Arbeitspaket widmet sich allein der Beobachtung der Grenze zur Türkei. Bei der Zusammenführung verschiedener Überwachungstechnologien wie Kameras, Radargeräte, Bewegungsmelder, elektromagnetische Sensoren sowie Lauschmikrofone kommen als Träger Satelliten, Hubschrauber und Drohnen in Frage – sowie der Stratobus von  Thales.

Die bis zum Februar 2022 andauernden Furschungen werden von der Kommission über das EU-Rahmenprogramm Horizont 2020 mit über 8 Mio. € finanziert. Anfang 2021 soll FOLDOUT an der bulgarisch-türkischen Grenze, und einige Monate später am griechisch-türkischen Grenzfluß Evros ausprobiert werden. Weitere Tests werden an der finnischen EU-Außengrenze sowie im Regenwald in Französisch-Guayana durchgeführt.

Das Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, veröffentlicht im November 2014 eine erste Aufforderung an Industrie und Wissenschaft, Innovatoren und Enthusiasten, potentielle Luftschiff-Designs einzureichen. Unter dem Titel 20-20-20 Airship Challenge soll die Entwicklung innovativer Zeppeline mit der Fähigkeit, in der Stratosphäre eine stabile hohe Position zu behalten, gefördert werden.

Als Anreiz plant die NASA ein Preisgeld in Höhe von 2 – 3 Mio. $ auszuloben, das zwischen zwei Wettbewerbsstufen aufgeteilt werden soll. Die Stufe 1 würde von den Teilnehmern ein Luftschiff fordern, das mit einer Nutzlast von 20 kg eine stabile Höhe von 20 km erreicht, wo es 20 Stunden lang eine feste Position in einem Kreis von 5 km Durchmesser einzunehmen und anschließend mit intakter Nutzlast sicher zum Boden zurückzukehren hat. Davon ist auch der Name abgeleitet: 20 km – 20 Stunden – 20 kg.

In der 2. Stufe, die dem gleichen Muster folgt, muß das Luftschiff dann schon eine Nutzlast von 200 kg auf die genannte Zielhöhe bringen und für einen Zeitraum von 200 Stunden dort verbleiben.

Die Agentur hofft, den vom Keck Institute for Space Studies am California Institute of Technology (Caltech) vorgeschlagenen Wettbewerb im Jahr 2015 offiziell ausschreiben zu können und die beiden Stufen innerhalb der darauf folgenden 3- 4 Jahre zu durchlaufen.

Doch auch hier geht es dann nicht ganz so schnell, und die Agentur veröffentlicht erst im März 2016 eine ausführliche Beschreibung, um zu sehen, ob es überhaupt genug Interesse seitens der Industrie an dem Wettbewerb gibt und um die Regeln für diesen weiter auszuarbeiten. Geplant ist nun, den ersten 10 erfolgreichen Teams eine Startfinanzierung von jeweils 20.000 $ zu vergeben, um ein skalierbares Luftschiff zu präsentieren. Anschließend sollen die o.g. beiden Wettbewerbsstufen folgen. Offiziell gestartet ist die Sache bis Mai 2017 – dem Zeitpunkt des aktuellen Updates – aber noch immer nicht.    

Im Dezember 2014 folgt eine weitere Meldung seitens der NASA, derzufolge man ein Konzept entwickelt habe, damit Menschen in Luftschiffen über den giftigen Schwefelsäure-Wolken der Venus leben können, wo verhältnismäßig erdähnliche Bedingungen herrschen und die Luftschiffe mit Solarenergie betrieben werden können.

Dort, in etwa 50 km Höhe, ist der Atmosphärendruck etwa so hoch wie auf der Erde, und auch die Temperaturen um die 75°C sind technisch beherrschbar – verglichen mit dem 90-fachen Luftdruck und Temperaturen über 450°C auf der Oberfläche der Venus.

In den veröffentlichten Computergrafiken des HAVOC (High Altitude Venus Operational Concept) genannten Projekts, das Wissenschaftler am Langley Research Center der NASA im US-Bundesstaat Virginia entwickelt haben, ist eine ganze aerostatische Stadt aus großen, silbern glänzende Kuppeln zu sehen, die über den Wolken der Venusatmosphäre schwebt und als auch Basisstation für kleinere Explorations-Luftschiffe dient. Die mit Helium gefüllten und etwa 130 m durchmessenden Luftschiffe, in deren Gondeln sich die Astronauten aufhalten sollen, wären an ihrer Oberseite mit Solarzellen versehen und hätten eine Kapsel an Bord, mit der die Astronauten die Atmosphäre der Venus im Notfall auch wieder verlassen könnten.

In einem Animationsvideo der NASA ist zu sehen, wie von einem Mutterraumschiff aus eine Sonde in die Venusatmosphäre hinabgeschickt wird, die eine Kapsel für zwei Piloten sowie eine sich selbst entfaltende und mit Traggas füllende Luftschiffhülle mit PV-Zellen auf der Oberseite enthält.       

Im Januar 2016 veröffentlichen die Fachblogs Berichte über den Action Cam Skyshot Helikite – als Alternative zu den Foto-Drohnen, die zumeist freifliegende und daher nicht immer unproblematische Multikopter sind.

Die Firma Allsopp Helikites Ltd. im britischen Hampshire schreibt auf ihrer Homepage, daß es mit dem Helikite irgendwo und nie ein bedeutendes Sicherheitsproblem irgendwelcher Art gegeben habe – seitdem dieser im Jahr 1993 von Sandy Allsopp erfunden worden war. Dabei handelt es sich im Grunde nur um einen GoPro-tragenden Drachen/Ballon-Hybrid, der auch Kytoon (Kite Balloon) genannt wird und einige Vorgänger hat.

Der erste echte Drachenballon ist 1893 von Major August von Parseval und seinem Kollegen Hauptmann Hans Bartsch von Sigsfeld entwickelt und patentiert worden. Der mit einem Luftsack versehene langgestreckte Fesselballon wird – im Gegensatz zum gefesselten Kugelballon – vom Wind nicht zu Boden gedrückt, sondern angehoben. Die Erfinder bieten den Drachenballon dem preußischen Militär als Mittel zur Gefechtsfeldaufklärung an, und bereits 1897 verläßt der erste Drachenballon die Ballonfabrik Riedinger.

Das Fluggerät, das wie ein Drachen mit einem ziemlich konstanten Winkel und in einer Richtung relativ zum Wind fliegt, soll bis zum Beginn des Krieges 1914 - 1918 praktisch unverändert geblieben sein, fand weite Verbreitung und galt als sehr erfolgreich.

Ein weiterer Vorläufer ist der Hybrid-Drachen-Ballon, den der kanadische Aerodynamiker Domina Cleophas Jalbert, der auch der Erfinder des matratzenförmigen Flächenfallschirms im Jahr 1964 ist, im Jahr 1944 zum Patent anmeldet, und er später als als Kytoon bekannt wird (US-Nr. 2.431.938, erteilt 1947). Verwendet werden die Kytoons für das Erstellen von militärischen und zivilen Luftbildern, das Installieren von Radioantennen, die Atmosphärenforschung und sogar für das Heben von schweren Baumstämmen, wie einige Quellen berichten.

Im Gegensatz zu einem konventionellen Drachen braucht der Action Cam Skyshot von Allsopp Helikites keinen Wind zum fliegen, da seine Heliumblase einen aerostatischen Hub bietet. Allerdings kann seine Tragfläche mit einem dynamischen Auftrieb dazu beitragen, in die Höhe zu steigen. Der Skyshot ist andererseits stabiler als ein Ballon, da ihn die Winde hochziehen und an Ort und Stelle halten, anstatt ihn zurück zu blasen und zu Boden zu drücken.

Diese Eigenschaft erlaubt es ihm auch, in Windgeschwindigkeiten von 48 km/h und mehr aufzusteigen, die einen Gebrauch von Multikopter-Drohnen verhindern würden, und dies bis auf eine maximale Höhe von 183 m (600 Fuß).

Das Unternehmen bietet verschiedene Modelle an. Den Action Cam Skyshot gibt es in fünf Größen zwischen 0,7 und 3 m³. Abhängig von der gewählten Größe können drei bis neun GoPro-Kameras an Klettverschlüsse an den Seiten des Helikits befestigt werden. Die kleineren Modelle lassen sich sogar voll aufgeblasen in einem Auto transportieren, und alle Modelle können in nur wenigen Minuten gestartet werden. Die Preise reichen von 690 £ bis 1.300 £. Daneben gibt es noch die Modelle Skyshook mit Volumen von 1 – 45 m³ sowie die Desert Star Reihe, die mit 5 – 100 m³ angeboten wird. Hier werden die Preise nur auf Anfrage mitgeteilt.

Im Mai 2012 gibt die Firma Carolina Unmanned Vehicles Inc. (CUV) übrigens die Lieferung einer neuen Version ihres Lightweight Aerostat Systems (LAS) an das Small, Tactical, Multi-Payload Aerostat System (STMPAS) Programm der U.S. Army bekannt – wobei es sich bei dem LAS um nichts anderes als den Helikite handelt.

Im Juni 2015, und nach drei Jahren Entwicklungsarbeit, startet ein Entwickler-Team aus Düsseldorf mit dem poetischen Namen Windreiter ein Crowdfunding-Projekt auch der Plattform Startnext, um ein ferngelenktes Mini-Luftschiff auf den Markt zu bringen, das gegenüber Multikoptern einige Vorteile bietet: es ist leise, kann in der Luft stehenbleiben, ohne Energie zu verbrauchen und ist Helium-befüllt auch völlig sicher. Die Windreiter sind aus einem Studentenprojekt hervorgegangen, das sich seit 2007 mit Luftschiffdesign beschäftigt und seine Ergebnisse erstmals Ende 2012 veröffentlicht hatte.

Der Schiffskörper des silent_runner i4 der aktuellen, vierten Generation ist 2,1 m lang und hat eine Abflugmasse von 300 g, wobei die Nutzlast 40 g beträgt. Angetrieben wird das Prallluftschiff von einem bürstenlosen Elektromotor, der es auf bis zu 4 m/s beschleunigt. Die Flugzeit mit einem 1.000 mAh Li-Poly-Akku soll bis zu anderthalb Stunden betragen.

Das Luftschiff eignet sich für Flüge in geräumigen Hallen; bei Windstille kann es aber auch draußen gefahren werden. Die gesamte Konstruktion ist im Web unter einer Creative-Commons-Lizenz bis ins Detail dokumentiert.

Ein flugfertiges Luftschiff soll 400 € kosten, den fast kompletten Bausatz inklusive Luftschiffhülle würde es für 200 € geben. Tatsächlich ist die (bescheidene) Kampagne erfolgreich, und statt der benötigten 4.000 € kommen sogar 9.500 € zusammen. Dem Stand von 2017 zufolge ist das Projekt auch weiterhin äußerst lebendig.

Im gleichen Monat Juni bekommt die Firma Boeing Co. das Patent für eine Mini-Luftschiff-Drohne zugesprochen, die sich im schwebenden Zustand mit Energie versorgen läßt, da sie über das Halteseil mit einer bodengestützten Stromversorgung verbunden ist. Ein Befehlssignal kann aber auch veranlassen, daß sich das Kleinluftschiff vom Halteseil trennt. Als Erfinder werden James J. Childress und John J. Viniotis benannt (,Autonomous aircraft with disconnectable tether’, US-Nr. 9.045.218, angemeldet 2013).

Einen witzigen Blimp, der auch äußerst hilfreich sein kann, stellt im August 2015 die Firma Pepsi vor. Das von der britischen Werbeagentur AMV BBDO geschaffene Gerät – halb ein Blimp und halb eine Drohne – wurde entwickelt, um z.B. bei Musikfestivals in den Massen verloren gegangene Freunde wiederzufinden.

Zum ersten Mal eingesetzt wird der Friend Finder von Pepsi Max auf dem  New Look Wireless Festival in London, wo die Teilnehmer eine kostenlose Smartphone-App herunterladen können, um Hilfe bei der Verfolgung ihrer Freunde anzufordern.

Mit einem gepixelten Display, das fast die ganze schwebende Sphäre umfaßt, gibt der Blimp visuelle Hinweise, in welche Richtung sich jemand wenden muß, um die Gesuchten zu finden. Oder man folgt dem Fluggefährt einfach, wohin es über der Menge fliegt. Weitere technische Details habe ich bislang nicht finden können - auch nicht, ob es danach noch weitere Einsätze des fliegenden Wegweisers gegeben hat.

Im Oktober 2015 berichtet die Presse über ein riesiges chinesisches Luftschiff mit dem Namen Yuanmeng (= „Einen Traum erfüllen“), das Mitte des Monats erfolgreich zu seinem ersten, 22-stündigen Testflug auf eine Höhe von über 20.000 m gestartet ist (andere Quellen: 48 Stunden). Das gemeinsam von der Firma Nanjiang Space und der Beijing University of Astronautics and Aeronautics (BeiHang) entwickelte Schiff soll von dort aus militärische und zivile Luftaufklärung betreiben.

Der innovative, 75 m lange und 22 m (andere Quellen: 24 m) durchmessende High-Tech-Zeppelin mit einem Volumen von 18.000 m³ wird energetisch aus Solarpaneelen auf dem Rücken gespeist. Damit gilt er zu diesem Zeitpunkt als das größte solarbetriebene Luftschiff der Welt. Es soll bis zu sechs Monate lang ununterbrochen in der Luft bleiben und dabei eine Nutzlast von ca. 300 kg tragen können.

Ein PR-Bild, das sogar in dem US-Magazin Popular Science erscheint, zeigt das Luftschiff über der nordamerikanischen Ostküste schwebend, obwohl der Testflug in der inneren Mongolei nahe der Stadt Xilin Gol stattfand, weshalb in den Kommentaren auch das Wort ,besorgniserregend’ auftaucht – gleichwohl in den USA und Europa schon seit vielen Jahrzehnten an ähnlichen Flugkörpern gearbeitet wird, wie wir gesehen haben. Bei einer korrekten Recherche hätte sich zudem erwiesen, daß es sich bei dem Foto um einen Fake handelt, da es in Wirklichkeit nichts anderes als die Grafik des weiter oben abgebildeten HAA von Lockheed-Martin zeigt.

Das chinesische Team plant jedenfalls, im Laufe des kommenden Jahres 2016 drei weitere Luftfahrzeuge in die Stratosphäre zu schicken.

Eine gute Nachricht für die gesamte Branche gibt es im Juni 2016, als Forscher von zwei britischen Universitäten auf der Goldschmidt Geochemie Konferenz im japanischen Yokohama die Ergebnisse ihrer jüngsten Arbeiten vorgestellen.

Nachdem bereits im letzten Jahr Warnungen vor einer weltweiten ,Helium-Krise’ ertönt waren und in den USA wegen Helium-Knappheit sogar erste Tomografen pausieren mußten, haben Diveena Danabalan und sein Team an der Durham University gemeinsam mit Prof. Chris Ballentine der Oxford University und Kollegen der norwegischen Firma Helium One gezielt neue Explorationsmethoden für Helium entwickelt und ausprobiert.

Dabei entdeckten die Forscher im Ostafrikanischen Graben in Tansania ein gewaltiges Heliumvorkommen, dessen Umfang sie auf 1,5 Mrd. m³ schätzen. Heliumgas und Stickstoff steigt dort direkt aus dem Boden des Rift Valley auf.

Im Juli  2016 wird erstmals über die von Sébastian Bougon im Jahr 2012 gegründete französische Firma Flying Whales mit Sitz in Suresnes berichtet, deren Plan es ist, ein 150 m langes Schwerlast-Luftschiff mit Innengerüst und einem Hybrid-Antrieb aus Elektro- und Dieselmotoren zu entwickeln und zu kommerzialisieren, das bis zu 60 Tonnen Fracht tragen soll.

Der für kurze Strecken ausgelegte LCA60T, z.B. für den Holztransport in Waldgebieten, kann auch sperrige Lasten wie Masten, Flugzeugteile oder ganze Fertighäuser transportieren: Was nicht in den vorgesehenen Lastraum von 8 m Höhe, 8 m Breite und 75 m Länge paßt, wird einfach per Seilwinde angehängt. Gerade in unzugänglichen Gebieten schlägt das Luftschiff so nahezu alle anderen Transportmittel: Es braucht weder Straßen noch Landebahnen oder einen befestigten Platz.

Der Bau des LCA60T erfolgt gemeinsam mit der Firma Skeleton Technologies GmbH mit Sitz in Estland und dem ostdeutschen Bautzen. Zu den Aktionären der Flying Whales gehören neben der staatlich-französischen Forstverwaltung ONF auch die südwestfranzösische, waldreiche Region Nouvelle Aquitaine sowie der staatliche chinesische Luftfahrt- und Rüstungskonzern Avic und die marokkanische Marita Group. Wie die Anteile genau verteilt sind, wird nicht verraten. Weitere Partner sind das französische staatliche Forschungsunternehmen Onera und die Firma Zodiac Aerosafety Systems.

Die Fluggeschwindigkeit wird bis zu 100 km/h betragen, und dies mit einem Energiebedarf, der bei einem Zehntel der für Hubschrauber benötigten Treibstoff-Menge liegt. Die Reichweite kann theoretisch bis zu mehreren Tausend Kilometern betragen, und die Betriebskosten liegen mit geschätzten 50.000 € am Tag auch deutlich niedriger als bei einem Hubschrauber, der bis zu einer Million Euro täglich kosten kann.

Der relativ geringe Energiebedarf liegt in erster Linie am innovativen Hybrid-Antrieb aus kleinen Elektro- und Dieselmotoren sowie dem Einsatz der Graphen-basierten Hochleistungs-Ultrakondensatoren (o. Superkondensatoren, SuperCaps) von Skeleton Technologies, d.h. elektrochemische Kondensatoren, die besonders schnell und oft ge- und entladen werden können.

Die Ultrakondensatoren kommen sowohl während der normalen Fahrt zum Einsatz, wenn rund 1,5 MW benötigt werden, als auch beim Be- und Entladen, beim Heben, Schweben und Stabilisieren bei schlechtem Wetter, wenn rund 2 MW notwendig sind. Durch die Energiespeicherung in den Kondensatoren müssen die Motoren bei diesen Manövern nicht stärker arbeiten als während des Normalbetriebs.

Die Jungfernfahrt ist für 2019 angedacht, in Serie geht der Lasten-Luftwal jedoch nicht vor 2020. Geplant sind derzeit etwa 150 Exemplare im Laufe von zehn Jahren. Doch wie üblich, geht es auch hier nicht ganz so schnell. Immerhin investiert die staatliche Förderbank BpiFrance im April 2018 eine Summe von 25 Mio. € in das Unternehmen. Das Startup mit derzeit rund 50 Beschäftigten will die Luftschiffe laut dem französischen Wirtschaftsministerium in Frankreich, voraussichtlich in Istres, in China in Jingmen, und auch in Marokko fertigen.

Nun wird der Erstflug für 2021 angepeilt, die industrielle Produktion soll dann 2022 beginnen. Bis dahin sollen sich die Kosten für das Projekt auf 200 Mio. € belaufen haben.

Im Juni 2019 meldet die Fachpresse, daß die Regierung von Quebec eine Minderheitsbeteiligung an der Flying Whales in Höhe von 30 Mio. $ erwerben möchte, da diese innerhalb von fünf Jahren eine Produktionsstätte im Raum Montreal errichten will. Die Firma arbeitet bereits mit Pratt & Whitney Canada (PWC) an einem Antriebssystem, das von bestehenden Hubschrauberturbinen übernommen wird.

Im Mai 2017 berichten die Fachblogs über ein Projekt des Georgia Institute of Technology, bei dem die Forscher sichere Drohnen, einschließlich autonomer Luftschiffe, entwickeln, die Gesichter und Gesten lesen können. Über den von Magnus Egerstedt geleiteten Teil, der sich mit Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung unter autonomen Luftfahrzeugen befaßt, habe ich bei den technologischen Entwicklungen der Elektro- und Solarfluggeräte des Jahres 2017 berichtet (s.d.).

In Zeiten, in denen Menschen und Drohnen zusammenarbeiten müssen, sind die laut sirrenden und schnell fliegenden Quadrokopter möglicherweise aber nicht die beste Lösung, während autonome Blimps, die langsam, leise, weich und sicher sind, die besseren Botschafter sein könnten.

Fumin Zhang zufolge, dem leitenden Forscher des Blimp-Projekts, hätten Robotiker und Psychologen zwar viel darüber gelernt, wie Menschen mit Robotern am Boden umgehen, bislang jedoch keine Techniken entwickelt, um zu untersuchen, wie wir auf Flugmaschinen reagieren. Dabei ist klar, daß eine normale Drohne, die in der Nähe von Menschen unterwegs sind, eine Vielzahl von Problemen mit sich bringt, während es viel wahrscheinlicher ist, daß sich Menschen einem langsamen Luftschiff unbesorgt nähern und mit ihm interagieren.

Die natürlich elektrisch betriebenen Blimps der Georgia Tech bestehen aus einem 3D-gedruckten Rahmen, der an einem kreisförmigen Ballon mit einem Durchmesser von entweder 46 oder 91 cm befestigt ist. Um Gesichter und Gesten zu erkennen, werden in den Rahmen Sensoren und eine Kamera eingesetzt. Dadurch können die Blimps gestengesteuert werden oder die Gesichtsausdrücke eines menschlichen Bedieners für den Kontext lesen.

Da diese intelligenten Blimps auch in Innenräumen relativ sicher unterwegs sind, könnten sie zu perfekten Helfern in Geschäften oder an öffentlichen Orten werden. Als Einsatzbeispiel führen die Forscher, die die beiden Projekte auf der IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) in Singapur präsentieren, einen Baumarkt an, an dessen Eingang der Kunde von einen Blimp begrüßt und gefragt wird, ob er Hilfe braucht. Falls ja, würde ihn das Mini-Luftschiff, über der Menge fliegend, in den richtigen Gang führen.

Bei der Recherche zeigte sich, daß ein ähnliches Projekt bereits 2011 durch die Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), der staatlichen Behörde Australiens für wissenschaftliche und industrielle Forschung mit Dienstsitz in Canberra, umgesetzt wurde. Hier hat Bryan Huang, Student der Queensland University of Technology, im Rahmen seines Sommerferienstipendiums bei der CSIRO einen senkrecht fliegenden Mini-Blimp entwickelt, der wie ein silberner Rettungsring aussieht und eines Tages Gäste durch Gebäude führen könnte.

Der einen Meter durchmessende ‚Zeppelin‘ ist mit drei Propellern, Infrarotsensoren, einem Drucksensor, einem Beschleunigungsmesser, einem Kompaß und einem integrierten CC430-Mikrocontroller ausgestattet. Konzipiert wurde er in erster Linie für die Kommunikation mit Knoten in einem drahtlosen Sensornetzwerk, das für das Queensland Centre for Advanced Technologies der CSIRO geplant ist.

In Anwendung des so genannten ‚Pervasive Computing‘ navigiert der Blimp, indem er Informationen von nahe gelegenen Knotenpunkten mit einer eingespeicherten Karte der Örtlichkeit vergleicht, anstatt wie sonst üblich seinen Standort z.B. per GPS zu bestimmen und gleichzeitig seine Umgebung zu kartieren.

Auf der weltweit ersten Konferenz über energieunabhängige Elektrofahrzeuge (Energy Independent Electric Vehicles, EIVs) Ende September 2017 an der TU Delft, Niederlande, berichtet Prof. Elias Siores von der University of Bolton in Großbritannien über die Entwicklung eines ‚Multi-Mode-Energieernte-Gewebes‘ für Segelboote, Luftschiffe und anderes.

Auch in diesem Fall zeigt eine Recherche, daß es sich dabei um eine bereits im Oktober 2010 vorgestellte flexible piezoelektrisch-photovoltaische Faser handelt, aus der sich ein energieproduzierendes Gewebe herstellen läßt. Mehr darüber findet sich im Kapitel Micro Energy Harvesting unter Piezoelektrizität.

Ende des Jahres stellen französische Forscher, die für die jüngste Entdeckung eines großen Hohlraums in der Großen Pyramide von Gizeh verantwortlich sind, das Konzept einer neuen Roboter-Erkundungsplattform vor, die in der Lage ist, unzugängliche Bereiche antiker Gebäude zu untersuchen und zu kartieren, und dabei so wenig Schaden wie möglich zu verursachen.

Das seit 2015 bestehende Projektteam für das minimal-invasive Roboterexplorationsprojekt setzt sich aus Wissenschaftlern der französischen Forschungseinrichtung Inria und des CNRS (Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung), Ingenieuren der Universität Kairo und des Heritage Innovation Preservation Institute (HIP) zusammen.

Die Grundidee des von ScanPyramids initiierten Projekts besteht darin, ein kleines Loch von weniger als 3,5 cm Durchmesser in eine Wand oder Tür zu bohren. Im ersten Schritt soll dann ein röhrenförmiger Roboter mit einer omnidirektionalen, hochauflösenden Kamera durch das Loch geführt werden, um einen Blick in das Innere zu werfen. Sieht der Raum vielversprechend aus, würde ein zweiter Roboter durch das gleiche Loch in der Wand geführt werden.

Bei diesem handelt es sich um einen selbst aufblasenden, mit Sensoren ausgestatteten Mini-Blimp, der den verborgenen Raum erkunden, den Grundriß kartieren, Daten sammeln und Fotos oder Videos aufnehmen kann. Im Vergleich zu den bislang genutzten Bodenfahrrobotern würde sich ein ferngesteuerter fliegender Entdecker nicht von Stufen, Felsen oder heruntergefallenen Trümmern behindern lassen und sich auch schneller durch den Raum bewegen als ein Roboter auf Rädern. Am Ende der Mission würde der Blimp zu seiner Andockstation zurückkehren und sich durch dasselbe Loch zur Bergung entleeren.

Im Januar 2020 kündigt die britische Firma Hybrid Air Vehicles (HAV) eine Serienversion ihres Prototyps Airlander 10 an, einem Hybrid aus Luftschiff und Flugzeug. Als Subunternehmer des US-Rüstungskonzerns Northrop Grumman hatte die HAV ab etwa 2010 im Rahmen des Projektes Long Endurance Multi-intelligence Vehicle (LEMV) den Prototyp HAV 301 entwickelt, der vom US-Verteidigungsministerium mit 60 Mio. $ finanziert wurde und seinen Erstflug im August 2012 absolvierte. Das Projekt, das eigentlich zu einem hoch fliegenden Aufklärungsluftschiff für die US-Streitkräfte in Afghanistan führen sollte, wird aber kurz nach dem Erstflug eingestellt.

Die von der deutschen Linde AG und deren britischer Tochtergesellschaft BOC gesponserte HAV kauft daraufhin den Prototyp für 301.000 $ zurück – und der zivile Einsatz des Luftschiffes wird durch die britische Regierung, durch Bruce Dickinson (Pilot und Sänger der Heavy-Metal-Band Iron Maiden), der das Projekt 2014 übernimmt, sowie mittels Crowdfunding finanziert. Dabei kommen bis 2015 knapp 2,2 Mio. Pfund zusammen. Der Jungfernflug als Airlander 10 findet im August 2016 statt.

Mit 92 m Länge und 42 m Breite ist das Pralluftschiff, das wie ein herkömmliches Flugzeug mit aerodynamischem Auftrieb abhebt, das aktuell längste Fluggerät der Welt. Auch ohne Stützskelett kann es 10 t Fracht oder 48 Passagiere mit einer Geschwindigkeit von 150 km/h transportieren und mit seiner Besatzung fünf Tage ununterbrochen in der Luft bleiben. Angetrieben wird es von vier Dieselmotoren mit jeweils 242 kW (325 PS) Leistung, was auch der Grund ist, warum es bislang nicht in der Chronologie aufgetaucht ist.

Im November 2017 reißt sich der Prototyp aus unerfindlichen Gründen von seiner Befestigung am Boden los, wodurch sich automatisch die Selbstzerstörung aktiviert und die beiden Hälften, die zwei Zigarren ähneln, auseinander reißt, damit das Gas entweicht, die Hülle zu Boden sinkt und keinen Schaden in der Umgebung anrichtet. Das Positive an dem Unfall ist die Versicherungssumme der Allianz von umgerechnet rund 40 Mio. €, mit der die weitere Entwicklung finanziert werden kann.

Der nun angekündigte Produktionsstart einer verbesserten Version des Airlander 10, die in etwa eineinhalb Jahren mit bis zu 15 Tonnen abheben und bis zu fünf Wochen in der Luft bleiben soll, wird hier erwähnt, weil er mit der künftigen Entwicklung eines Elektroantriebs verbunden ist. Diese für 2025 geplante geplante Hybridversion sieht vor, die hinteren beiden Dieselmotoren bestehen zu lassen, während die vorderen beiden durch 500 kW Elektromotoren ersetzt werden.

Damit besteht die Wahlmöglichkeit zwischen einen umweltfreundlichen, rein elektrischen Flug, und einem schnelleren Flug mit hybrid-elektrischem Antrieb. Der rein elektrische Modus soll eine Reisegeschwindigkeit von 93 km/h und eine maximale Reichweite von 350 km bieten, wobei der Hybridmodus sowohl die Reichweite als auch die Geschwindigkeit auf bis zu 130 km/h erhöht. Der Airlander 50 ist eine in Planung befindliche größere Version für bis zu 50 Tonnen Fracht.

Das Design eines gewaltigen solarbetriebenen Luftschiffs, das im Mai 2020 in den Fachblogs erscheint, geht auf das ungarische, in Budapest beheimatete Designstudio Maform zurück. Es trägt den Namen S.H.A.R.K. und soll durch die Lüfte fahren, um eine Reihe von Aktivitäten zu unterstützen, von der Forschung bis zur Erbringung von Dienstleistungen. Das Studio war uns bereits 2015 mit den Designs des einsitzigen Trikopters Flike der Firma ByeGravity cPlc, sowie 2018 des Multirotors HEXA der Firma Lift Aircraft begegnet (s.d.).

Das unbemannte, mit Batterien und Elektromotoren ausgestattete Luftschiff soll in der Lage sein, mindestens 168 Stunden in einer Höhe von über 22 km und in einem Bereich mit einem Radius von 5 km zu fahren und dabei eine Nutzlast von mindestens 30 kg zu transportieren. Der Treibstoff wird in Form von Wasserstoff bereitgestellt, der auch für den Auftrieb sorgt. Sowohl die Verbrennung des Wasserstoffs als auch das dabei als Nebenprodukt entstehende Wasser vermindern den Auftrieb, wodurch kinetische Energie entsteht. Das Schiff kann damit gleiten, wenn es die Windsituation erfordert, um so seine Position in einem festgelegten Gebiet beizubehalten.

Anschließend kann das Wasser mit Hilfe der Elektrizität von PV-Paneelen, mit denen die Oberseite des Luftschiffs vollständig bedeckt ist, in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden, wodurch der Auftrieb wiederhergestellt wird. Darüber hinaus ist das System mit einer Wassersammelmembran ausgestattet, die in der Lage ist, den geringen Wassergehalt der Atmosphäre bzw. der Stratosphäre aufzunehmen und so die Wasserverluste zwischen Verbrennung und Elektrolyse auszugleichen.

Zum Abschluß dieses Updates noch einige Querverweise:

Im Kapitel Muskelkraft stelle ich verschiedene, zumeist mittels Pedalen betriebene Kleinluftschiffe vor (s.d.).

Eine grandiose Designarbeit aus dem Französisch-Belgischen Büro Vincent Callebaut Architectures befaßt sich mit ökologischen Luftschiffen, die durch Bio-Wasserstoff aus Algenfarmen angehoben den Himmel über Shanghai bevölkern sollen. Über das Konzept Hydrogenase werde ich ausführlicher im kommenden Update des Kapitels Wasserstoff berichten.

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

Nun geht es als nächstes noch etwas höher hinaus - nämlich in den Weltraum, wo man ja auch gerne mobil sein möchte.

 

Weiter mit den Weltraum-Sonnensegeln...