Weltraum: US Pentagon testet erfolgreich Solarenergiegewinnung im All
Die erneuerbaren Energien sind die Energieträger der Zukunft. Aber sie sind an die natürlichen Wetterereignisse, wie Windaufkommen oder Sonneneinstrahlung, gebunden. Das amerikanische Verteidigungsministerium testet nun mit einem kleinem Solarpanel im Weltraum, wie direkt vor Ort Solarenergie gewonnen werden könnte. Dabei soll zukünftig ein solarbetriebener Mikrowellenlaser, Sonnenenergie in hochfrequente Mikrowellenenergie umwandeln und diese dann auf die Erde übertragen. Wissenschaftler des Pentagons sollen Berichten der CNN zufolge, die Solarenergiegewinnung mit einem Prototypen an Bord der Drohne X-37B und einem kleinem Solarpanel in Größe eines Pizzakartons nun mit Erfolg getestet haben. Zur Erde versendet wurde die gewonnene Energie aber noch nicht.
Mehr Sonnenlicht verfügbar
Das Panel, genannt PRAM, wurde bereits im Mai 2020 an das unbemannte Weltraumfahrzeug X-37B befestigt. Diese umrundet die Erde im 90-Minuten Takt. Pram soll so konstruiert sein, dass es auch Licht, welches sonst nicht durch die Atmosphäre dringt, optimal nutzt. So kann es die Energie der blauen Wellen, welche normalerweise bei dem Eintritt in die Atmosphäre gestreut werden und so dafür sorgen, dass der Himmel für das menschliche Auge blau erscheint, ebenfalls nutzen. Einer der Wissenschaftler, Paul Jaffe, in einem Exklusivbericht von CNN: „Wir bekommen eine Tonne zusätzliches Sonnenlicht im Weltraum, nur weil das so ist“
Weltraumsolaranlagen produktiver als heutige Kraftwerke
Den aktuellen Veröffentlichungen zufolge, soll das Solarpanel mit einer Größe von 12×12 Zoll, also ca. 30×30 cm, ungefähr 10 Watt Energie übertragen. Das ist den Plänen der Wissenschaftler nach aber erst der Anfang. So könnten eine Vielzahl solcher Solarstrom-Satelliten zu den größten Stromnetzen der Erde beitragen: „Einige Visionen beinhalten Weltraum-Solaranlagen, die den größten Kraftwerken von heute entsprechen oder diese übertreffen – mehrere Gigawatt – also genug für eine Stadt“, so Jaffe. Wohin diese großen Energiemengen dann verschickt werden, soll dann beliebig entscheiden werden können. So könne je nach Bedarf Strom nach Chicago geschickt werden und einen Sekundenbruchteil später, wenn nötig, nach London oder Brasilia, so der Wissenschaftler.
Signal zur Empfängnis auf Erde notwendig
Damit die Mikrowellen, welche auf der Erde dann zu Strom umgewandelt werden, von den Panels auch zu dem richtigen Standort versendet werden, soll eine Technik namens retro-direktive Strahlsteuerung genutzt werden. Dabei wird ein Pilotsignal von der Zielatenne auf der Erde an die Solar-Panels im Weltall geschickt werden. Erst wenn das Pilotsignal von der Erde empfangen würde, würden die Mikrowellenstrahlen aus dem All entsendet werden. So soll sichergestellt werden, dass der Empfänger auf der Erde bereit ist, die Energie zu empfangen.
Kosten bisher zu hoch
Bis es soweit ist, wird es aber voraussichtlich noch ein wenig dauern. Laut Jaffe, müsse nun zunächst einmal die wirtschaftliche Rentabilität eines solchen überirdischen Solaranlagen-Systems sichergestellt werden. Bisher wären die Kosten für Bauvorhaben solcher Art sehr teuer. Im Moment wird außerdem auch noch daran geforscht, den effizientesten Einsatz der Solarstrom-Satelliten herauszufinden. Für die Tests befindet sich PRAM in einer Thermal-Vakuum-Kammer im US Naval Research Laboratory in Washington. So konnten die Wissenschaftler herausfinden, dass die Fähigkeit Energie zu erzeugen abnimmt, wenn sich der PRAM erwärmt.
Tests mit Heizungen
Das Weltraumfahrzeug X-37B bewegt sich erdnah und verbringt die Hälfte seiner Erdumlaufzeit in der Dunkelheit, wobei die Geräte wieder abkühlen, um sich dann wieder zu erwärmen. Die Wissenschaftler haben nun getestet, wie die Energiebilanz aussehe, wenn sich die Satelliten auf geosynchronen Umlaufbahnen, in einer Entfernung von 36.000 Kilometer zur Erde, bewegen würden. Eine Schleife würde dann einen ganzen Tag benötigen. Durch die größere Distanz zu Erde wären die Solar-Panel dabei die meiste Zeit im Sonnenlicht. Die Wissenschaftler haben dafür in einem Experiment versucht, den PRAM mit Heizungen konstant warm zu halten und konnten so beweisen, dass es effizienter wäre, würden die Solarpanel-Satelliten in einer weiteren Entfernung kreisen. In einem nächsten Schritt wollen sie nun die Funktionsweise größerer Solarpanels testen.
Missionen von Weltraumfahrzeug streng geheim
Das Weltraumfahrzeug X-37B ist Teil streng geheimer Missionen des Pentagon. Bereits zum sechsten Mal ist es im Mai 2020 ins Weltall aufgebrochen, um verschiedene Test und Experimente vor Ort durchzuführen. So soll, laut futurezone.at, neben dem solarbetriebenen Mikrowellenlaser, in zwei weiteren Projekten außerdem die Auswirkung von Strahlen auf Lebensmittelsamen untersucht werden und ein weiterer Satellit der Air Force Academy für weitere Forschungen in die Umlaufbahn gebracht werden.
Von Gecko-Füßen inspirierter Mechanismus soll Weltraumschrott entfernen
Das ist das erste Mal, dass öffentlich bekannt gegeben wurde, was für Missionen an Bord des Weltraumfahrzeuges geplant sind. In der Vergangenheit wurden weder die genauen Missionsziele, noch geplante Einsatzdauer oder Erkenntnisse der Experimente veröffentlicht. Auch die genaue Anzahl dieser Art der Weltraumfahrzeuge ist unbekannt. Verschiedenen Medienberichten zufolge, sollen mindestens zwei der gleichen Bauart unterwegs sein.
Sorge vor militärischer Nutzung
In der Vergangenheit wurden auch Spekulationen zu möglichen Waffen an Bord der Maschinen laut, die laut Berichten des Spiegels seitens des US-Millitärs aber immer dementiert wurden. Auch bei dem aktuellen Experiment für den solarbetriebenen Mikrowellenlaser gibt es ähnliche Sorgen. So gibt es Befürchtungen, dass die getestet Technologie für den Bau eines riesigen Weltraumlasers verwendet werden könnte. Den Aussagen der beteiligten Wissenschaftler nach, seien diese aber unbegründet. „Es wäre äußerst schwierig, wenn nicht gar unmöglich“ die Sonnenenergie aus dem Weltraum als Waffe einzusetzen, so Paul Jaffe, Für einen solchen Laser, müsse eine derartig große Antenne zur Lenkung des Strahls gebaut werden, dass die Entstehung einer solchen Antenne in den Monaten und Jahren der Bauzeit sicher bemerkt werden würde, so der Wissenschaftler.
