WE DON'T INHERIT THE EARTHFROM OUR ANCESTORS, WE BORROW IT FROM OUR CHILDREN!
Die BiosphÄre Gesamtenergie-konzeption Analyse der Exergie Das Synergetische Modell

Solar-Ballone und Solar-Luftschiffe


Da zu diesen Flugobjekten auch elektrische Luftschiffe gehören, ist es nur passend, mit eben einem solchen zu beginnen.

La France 1879

La France (1879)

Der französische Hauptmann Charles Renard befaßt sich nach Beendigung des Deutsch-Französischen Krieges 1870/71 mit der Entwicklung von Luftschiffen und erhält, nachdem er ein überzeugendes Modell präsentieren kann, 200.000 Franc aus der Staatskasse, mit denen er zusammen mit seinem Bruder Paul und dem Hauptmann Arthur H. C. Krebs im Jahr 1879 das 52 m lange Luftschiff La France baut, im Hangar Y bei Chalais Meudon in der Nähe von Paris.

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

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

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

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

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

Und dieses Luftschiff hat seinen Erstflug bereits am 8. Oktober 1883. Ein zweites Modell mit einem stärkeren Elektromotor wird im August 1884 durch das französische Militär abgenommen und erstmals erprobt.


Cover von 1934

Cover (1934)

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

Besonders interessant ist, daß das schwebende Aerial Landing Field durch ein Solarzellen-Feld mit Strom versorgt werden soll!

Das Magazin spricht von „jüngsten Experimenten bei der Umwandlung von Sonnenstrahlen in elektrische Energie“, welche zu der ungewöhnlichen Idee geführt haben.


Eine noch gewaltigere Vision geht auf den Architekten, Erfinder, Systemtheoretiker und Philosophen Richard Buckminster Fuller zurück.

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

Laut Fuller können sich die Gebilde selbst in der Luft halten, bedingt durch das Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis der gigantischen Sphäre. Schon mit Luft in Raumtemperatur im Inneren würden sie schweben wie Heißluftballone, und die Höhe ließe sich mit kaum fühlbaren Temperaturveränderungen regulieren. Weshalb das unter dem Namen Cloud Nine bekannte Projekt an dieser Stelle erwähnt wird, liegt an den weiteren Vorstellungen Fullers. Die Mini-Städte sollen sich nämlich komplett autark versorgen: Nahrung würde in Farmen abgebaut, Wasser stets aufbereitet und Elektrizität mit Solarzellen gewonnen werden. Dabei können die Sphären-Städte entweder frei umher schweben und dessen Bewohner so die Welt sehen, oder sie werden an Bergen verankert. Und in jedem Fall sollen Bewohner mit Solar-betriebenen Flugzeugen zwischen den Städten hin und her reisen.

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


Bis zu den ersten Umsetzungen solcher Visionen dauert es dann jedoch noch über 10 Jahre.

Desert Cloud

Desert Cloud

Der britische Künstler Graham Stevens produzierte 1972 das Projekt Desert Cloud, das er in der arabischen Wüste in der Nähe von Kuwait aufsteigen läßt und filmt. Dabei handelt es sich um eine aufblasbare, pneumatische Konstruktion, die rein durch Sonneneinstrahlung schwebt – in vier bis sechs Metern Höhe, und als angenehmer Schattenspender, wie man in dem damals aufgenommen Film sieht, der immer wieder bei Architekturausstellungen gezeigt wird.

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


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

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

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

Solarluftschiff MLA 32 B

MLA-32-B

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

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

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

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

Solarluftschiff Tourer-90 Grafik

Tourer-90 (Grafik)

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

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

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


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

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

Solar-Ballon von Michaelis

Solar-Ballon
von Michaelis

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

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

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

Zwischen 1992 und 1996 arbeitet ein weiterer Franzose erfolgreich an der Entwicklung solarer Ballone: Während der erste Ballon von Jean-Paul Domen im Mai 1992 ein Volumen von nur 30 m3 hat und eine Zuladung von 1 kg auf eine Höhe von 18.000 m befördert, bringt der zweite im Mai 1993 bereits 40 kg auf 12.200 m Höhe – mit einem Volumen von 600 m3.

Im Februar 1996 startet sein dritter Ballon, dessen 8.000 m3, Volumen und 25 m Durchmesser eine Zuladung von 270 kg auf eine Höhe von 12.000 m bringt. Ebenfalls 1996 stellt Domen einen solarbetriebenen Fesselballon mit 16 m Durchmesser vor, mit dem Personen in eine Höhe von 300 m aufsteigen können. Er besteht aus einer 15 Mikron dünnen Hülle aus schwarzem Polyethylen.

Domen-Solarballon

Domen-Solarballon

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

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

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

In den Folgejahren werden viele weitere Fahrten unternommen, neue Enthusiasten in der Schweiz, in Frankreich, Belgien, Argentinien, Kanada und Australien schließen sich der wortwörtlichen ‚solaren Bewegung’ an und bauen und fahren mit eigenen Solar-Ballonen. Besonders interessant ist der australische Ballon Sol Aria, der sich durch eine thermale Asymmetrie auszeichnet, in dem er auf beiden Seiten die Wärme unterschiedlich stark aufnehmende Farben besitzt - schwarz und weiß. Da ein Ballon normalerweise sanft rotiert, erweist sich das Konzept als nicht so einfach umsetzbar. Seine ganze Wirkung entfaltet es ja nur solange die dunkle Seite der Sonne zugewandt ist.

Ballon Humaine

Ballon Humaine

2001 wird in Kolumbien erstmals die ,Fiesta del Globo Solar’ gefeiert. Initiator ist Alejandro Uribe aus Medellin, der sich schon seit 1997 mit Solar-Ballons beschäftigt. Bei der Fieste geht es neben dem technischen auch um den künstlerischen Aspekt. Die von sonnenerwärmter Luft aufsteigenden Objekte zeichnen sich durch gewagte Konstruktionen aus, denen nur die Phantasie Grenzen setzt. Dabei zeigt sich schnell, daß die Außenhülle auch farbig sein kann – solange die Sonne nur stark genug scheint.

Gitarren und Schnecken, Wale und UFOs, ein Space-Shuttle und Riesenkraken steigen daraufhin solarerwärmt langsam in die Luft. Die 2002 gezeigte Heuschrecke von Uribe, dessen Arbeiten unter dem Künstlerlabel BIMANA bekannt sind, ist jedenfalls weit harmloser als diejenigen aus der Wirtschaftswelt...

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

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

Verschiedene Solarballone von 2003

Solarballone (2003)

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

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

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

Tetraeder-Solarballon

Tetraeder-Solarballon

Im September 2006 führt auch die rumänische Luft- und Raumfahrt-NGO Aeronautics and Cosmonautics Romanian Association (ARCA), einen Versuch mit einem riesigen Solar-Ballon durch.

Bei dem Programm namens Stabilo geht es um die Nutzung von Solarenergie, um eine Rakete in eine Höhe von 22.000 m zu bringen, von wo aus sie dann starten und ihre Zielhöhe von 100 km erreichen soll. Der Ballon hat ein Volumen von 350.000 m3, seine Kunststoff-Folie ist 15 Mikron dünn, und für den Aufstieg auf 22 km Höhe braucht er 1 h 35 min.

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

2008 beteiligt sich die ARCA als eines von 22 internationalen Teams an dem Google Lunar X Prize, bei dem 30 Mio. $ demjenigen winken, der spätestens bis Ende 2014 einen Roboter zum Mond befördert, welcher sich 500 m weit auf dessen Oberfläche voranbewegt und dabei Fotos zur Erde sendet.

Das rumänische Team setzt dabei auf einen Ballon-Start und führt im November 2009 mit Unterstützung der Marine einen ersten Versuch im Schwarzen Meer durch, bei dem sich jedoch die Ballonleinen verheddern. Ein zweiter Versuch im August 2010 muß ebenfalls abgebrochen werden, weil die Ballonhülle reißt.

ARCA Test 2009

ARCA Test (2009)

Eigentlich soll der Solar-Ballon eine dreistufige Rakete bis in eine Höhe von 18 km anheben, von wo aus sie dann in den niederen Erdorbit startet.

Anfang Oktober 2010 klappt es endlich, wobei allerdings ein mit Helium gefüllter Ballon verwendet wird. In 14 km Höhe wird die darunter hängende Rakete gestartet und erreicht nach 30 Sekunden Brenndauer eine Höhe von 40 km. Ich werde die Entwicklung weiter dokumentieren, falls das Team wieder mit Solar-Ballons arbeiten sollte.

Eine völlig andere Form von Solar-Ballons bildet das Konzept der Desert Blooms, ein Designbeitrag für den 2010 Land Art Generator Initiative Wettbewerb. Dutzende großer mit Helium gefüllter Ballons sollen über einem Gelände zwischen den Inseln Yas und Saadiyat im Arabischen Golf schweben und die Sonnenenergie für mindestens 15.000 Haushalte einfangen, indem sie tagsüber der Sonne folgen, während sie Nachts wieder zu Boden sinken.

Solar Jump

Solar Jump

Jede aus den Dünen sprießende ‚Blüte’ ist ein gasgefüllter Ballon in Form eines modular aufgebauten, leichten und kostengünstigen Solarkollektors, der mit Kabeln gegen den Winddruck verspannt ist. Hauptsächlich besteht er aus einer asymmetrisch-prismatischen Polymer-Konzentratorfläche, welche alle einfallenden Strahlen auf einen unten stationär installierten Solar-Empfänger konzentriert.

Auf dem 9. Dolomiti Balloonfestival in Toblach/Dobbiaco, Südtirol, wird es im Januar 2011 auch den Solar Jump geben – bei dem Einzelpersonen von einem Solarballon in die Höhe gehievt werden, was sicherlich viel Spaß macht!


Doch nun weiter mit den Solar-Luftschiffen.

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

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

Nach ihrer Fertigstellung wird die Lotte1993 auf der Internationalen Gartenschau in Stuttgart vorgestellt, wo auch viele Flüge für die Zulassung beim Luftfahrtbundesamt (LBA) absolviert werden, die schließlich mit der Kennung D-UISD erfolgt.

Solarluftschiff Lotte mit dem Zeppelin NT im Hintergrund

Lotte & Zeppelin NT

Außerdem nimmt das Luftschiff ‚ehrenhalber’ an der World Solar Challenge in Australien teil. Ab 1994 und bis einschließlich 2002 führt die Lotte eine Vielzahl von Luftschadstoff- und anderen Messflügen durch. Auch zum ersten Spatenstich beim Bau der CargoLifter-Werfthalle in Brand am 01.05.1998 ist sie dabei – ebenso während der Festivitäten ‚100 Jahre Zeppelin’ am 02.07.2000 in Friedrichshafen. Kröplin gründet später die Firma TAO Technologies GmbH (s.u.).

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

Verhüllter Reichstag aus dem Hubschrauber fotografiert

Verhüllter Reichstag

Leider läßt sich das Projekt nicht realisieren, da neben der Lotte auch die beiden anderen ins Auge gefassten Luftschiffe mit Passagiertransport-Genehmigung nur wenige Wochen vor dem Event Hüllenrisse bekommen und ausfallen. Dies ist jedoch eine andere Geschichte, die ich deshalb auch woanders erzählen werde...


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


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


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

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


An der Technologie, Luftschiffe in 20 km Höhe schweben zu lassen um teure Kommunikations-Satelliten zu ersetzen, arbeiten verschiedene Unternehmen. Die US-Firma Sky Station International Inc. in Washington, DC, erhält schon 1998 die entsprechenden Genehmigungen der US-Telekombehörde FCC, um eine solarbetriebene, geostationäre Leichter-als-Luft-Plattform für drahtlose Telekommunikationsdienstleistungen zu entwickeln und einzusetzen. Geplant ist eine Stationierung in 21 km Höhe über weltweit mindesten 250 Großstädten.

Die 157 m langen Blimps mit einem Durchmesser von 62 m sollen neben der Photovoltaik auch Brennstoffzellen an Bord haben. Später ist über die Firma und ihr Projekt allerdings nichts mehr zu finden.


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

HAA von Lockheed-Martin Grafik

HAA von Lockheed-Martin
(Grafik)

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

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

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

Tatsächlich startet Anfang 2006 das insgeheim von Lockheed-Martin gebaute experimentelle Hybrid-Luftschiff P-791 zu ersten Testflügen auf der Palmdale Air Force Plant 42. Hybrid wird es deshalb genannt, weil es ein aerostatisches/aerodynamisches Luftschiff ist, bei dem ein Teil des Gewichts und der Nutzlast durch aerostatischen, der Rest durch aerodynamischen Auftrieb gestützt wird. Die vier dunklen Kreise unterhalb des dreigliedrigen Flugkörpers sind übrigens Landekissen. Genauere Details über das Design des Luftfahrzeuges gibt das Unternehmen nicht bekannt, es scheint jedoch sehr dem Design des SkyCat-Luftschiffs zu ähneln, das erfolglos von der ehemaligen britischen Firma Advanced Technologies Group Ltd. (ATG) in Cardington entwickelt worden ist.

Dort hatte man im Jahr 2000 ein Modell im Maßstab 1:16 gebaut und geflogen, das SkyKitten genannt wurde. Auf dem hier abgebildeten Foto wird gerade eine Landung auf dem Wasser versucht.

Skykitten Test

SkyKitten Test

Später taucht das Projekt bei der assoziierten Firma World SkyCat Ltd. in Wytham, Oxford, wieder auf, wo man an Modellen mit einer Zuladung von 20, 220 bzw. 1.000 Tonnen arbeitet – wobei sich diese Arbeit allerdings auf eine Vielzahl von Zeichnungen beschränkt, mit der die Werbeprospekte des Unternehmens gefüllt werden. Eigentlich soll das erste, 81 m lange SkyCat-20 Luftschiff bereits 2002 in Betrieb gehen, doch später wird der Erstflug auf Ende 2008 verschoben – aber auch dieser Termin kann nicht verwirklicht werden. Der Bau eines 185 m langen SkyCat-220 Luftschiffs soll 2008 bereit im Gange sein, ebenso sei man mit den Entwürfen für das SkyCat-1000 beschäftigt. Die SkyCat-Technologien soll in den USA auch durch die 2003 gegründete Firma Hybrid Aircraft Corp. (HAC) mit Sitz nahe Albuquerque, New Mexico, weiterentwickelt werden, hier unter dem Namen SkyFreighter 50.

Da bei diesem Projekten jedoch nirgendwo die Solartechnik mit einbezogen wird, werde ich nicht weiter darauf eingehen.

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

Tatsächlich geht es jedoch nicht ganz so schnell, und die nächste Meldung stammt vom April 2009, als Lockheed Martin von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) einen 400 Mio. $ Vertrag bekommt, um ein HAA-Luftschiff im Maßstab 1:3 zu entwickeln, bauen und zu testen.

Das Schiff mit einem Volumen von gut 14.000 m3 soll 73 m lang werden und einen Durchmesser von 21 m haben. Dünnschicht-Solarzellen mit 15 kW sollen die Nutzlast versorgen, tagsüber eine 40 kWh Lithium-Ionen-Batterie für die Nachtstunden aufladen sowie die vollelektrischen 2 kW Antriebe mit Strom beliefern. Das Luftschiff soll auf der Luftwerft in Akron gebaut werden und nach seinem Start mehr als 10 Jahre in der Luft bleiben.

Im März 2010 folgen Meldungen über das DARPA-Projekt eines hoch fliegenden, vollautomatischen Luftschiffes als Aufklärungs- und Überwachungsplattform, die in der Lage ist in der Nähe von Konfliktzonen über dem Horizont zu schweben und Echtzeit Radar-Daten an die Truppen und ihre ‚smart weapons’ zu übermitteln. Genannt wird das System Integrated Sensor Is the Structure (ISIS), daran gearbeitet wird seit 2004. Das mit Helium befüllte Luftschiff von etwa 140 m Länge soll von einer Bodenstation in den USA aus starten und innerhalb von 10 Tagen selbständig jeden beliebigen Punkt auf dem Planeten erreichen können. Auf seiner Einsatzhöhe von rund 10 km Höhe wäre ISIS sicher vor den meisten bodengestützten Raketenangriffen.

Das Luftschiff nimmt Sonnenenergie auf um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten, die in der Nacht in einer Brennstoffzelle wieder zur Erzeugung elektrischer Energie dienen. Die Entwickler schätzen, daß das Luftschiff um 2014 zu seinem Erstflug aufbrechen könnte.


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

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


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


Ein solar-unterstütztes, elektrisch betriebenes Luftschiff läßt sich im Dezember 2005 der Amerikaner Daniel Geery aus Salt Lake City, Utah, patentieren (Nr. 7.303.166, erteilt 2007). Sein ferngesteuertes Kleinmodell Hyperblimp ist vollständig transparent, hat ihn 1.000 $ gekostet und fährt ausschließlich mittels PV-Paneelen, Batterien werden nicht mitgeführt.

Die Firma Hyperblimp LLC bietet 2009 zwei Modelle an, den HB30 (Länge 8,84 m, Durchmesser 76,2 cm, Höchstgeschwindigkeit 40 km/h, Tragfähigkeit 1,5 kg, Reichweite 3,2 km, Preis 5.000 $), sowie den HB50 (Länge 14,93 m, Durchmesser 1,25 m, Höchstgeschwindigkeit 65 km/h, Tragfähigkeit 4,5 kg, Reichweite 8 km, Preis 14.000 $).Von einem Solarbetrieb ist allerdings nichts mehr zu lesen.


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


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

Solarbetriebener Relais-Blimp X-Station Grafik

X-Station (Grafik)

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

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

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

Ende September 2006 bestätigt ein erfolgreicher Testlauf die Funktionsfähigkeit der Near-Space-Technologie, als eine Plattform für Kommunikations-, Sende- und Überwachungsanwendungen an einem Stratosphärenballon innerhalb weniger Stunden auf die Einsatzhöhe von 21 km aufsteigt.

Im März 2007 tritt die StratXX dem 2005 gegründeten Global Digital Solidarity Fund bei, der die Millenniums-Entwicklungsziele erreichen will, zu denen auch der Zugang zum Kommunikationsnetzwerk gehört. Der erste Prototyp soll eigentlich schon Mitte 2007 gestartet werden, doch technische Probleme verzögern dies. Besondere Herausforderungen bilden die Plazierung der Station in 21 km Höhe, die Stabilität ihrer geostationären Position und Schwierigkeiten mit der Energieversorgung und mit Temperaturdifferenzen.

Im Dezember 2008 soll im Iran ein 30 m langer Prototyp getestet worden sein. Dabei handelt es sich um eines der kleineren Luftschiffe der Produktfamilie, welche unter den Namen X-Tower, PhoeniXX und X-BUGS angeboten werden.

Im Februar 2009 erklärt Alavi in der Presse, daß sein Unternehmen für die 1 Mio. SFr. teuren X-Tower-Zeppeline bereits Bestellungen in Höhe von 50 Mio. SFr vorliegen habe, die in Zusammenarbeit mit der iranischen Telekom zustande gekommen sind. Zu den Käufern sollen Nigeria und andere afrikanische Staaten gehören.

X-Tower

X-Tower

Seit Anfang 2010 firmiert das inzwischen in Kaegiswil beheimatete Unternehmen unter dem Namen StratXX near space technology AG (neben der Firma StratXX Holding AG), von aktuellen technischen Entwicklungsschritten ist jedoch nicht viel zu finden. Auch eine  geplante Markteinführung ab 2009 resp. die Vorführung eines Prototypen scheint bislang nicht erfolgt zu sein.

Statt dessen beschäftigt man sich im Herbst 2010 mit der Adaption des für die Hülle entwickelten, patentierten superleichten und superstarken Materials – für schußsichere Westen.

Interessant ist auch ein Presseartikel vom Dezember 2010, demzufolge die StratXX unmittelbar vor der Auslieferung einer größeren Anzahl Hightech-Zeppeline in den Iran steht, wo sie als Plattformen für schwebende Mobilfunk-Antennen eingesetzt werden sollen.

Im November hatte das Unternehmen mehrfach seine 15,5 m langen und 5,5 m dicken Zeppeline in den Schweizer Nachthimmel steigen lassen – zumeist zwischen 22.00 Uhr und Mitternacht. Für die Paris Air Show 2011 plant Stratxx einen großen Rollout seiner Produkte. Von der Solerenergie scheint man erst einmal weggekommen zu sein.


Die in Pembroke Pines, Florida, beheimatete Sanswire Networks LLC, eine Tochter der GlobeTel Communications Corp., stellt 2004 das Konzept eines solarbetriebenen Stratosphären-Luftschiffs vor – und hat auch gleich einen passenden Namen dafür, den sie sich natürlich schützen läßt: Der Stratellite ist ein 75 m langes und starres Leichter-als-Luft Vehikel, das für den unbemannten Betrieb in Höhen bis zu 20.000 m und als Alternative zu Satelliten konstruiert werden soll. Der Antrieb soll mittels Elektromotoren erfolgen, die durch Photozellen der Firma Iowa Thin Film mit Strom versorgt werden.

Das Unternehmen führt in Atlanta Versuche mit einem eher provisorischen kugelförmigen Flugkörper durch, bei dem jedoch keine Solartechnik zum Einsatz kommt.

Stratellite Test (2004)

Stratellite Test (2004)

Gemeinsam mit der Firma Proton Energy Systems, die mittels einer Membranentechnologie Wasserstoff produziert, wird an speziellen Brennstoffzellen zum Einsatz auf den Luftschiffen gearbeitet.

Im April 2005 wird das Fluggerät Sanswire 1 erstmals öffentlich vorgestellt, im Oktober das Modell Sanswire 2A, eine verlängerte Version des Vorgängers, mit der jedoch keinerlei Flugtests durchgeführt werden. Später wird der Prototyp demontiert und der untaugliche Aluminiumrahmen als Schrott verkauft.

Verschiedene Anleger behaupten große Summen verloren zu haben, die sie in das Unternehmen investiert hatten. Im Zuge einer Sammelklage gegen die Muttergesellschaft aufgrund früherer Vereinbarungen mit der Firma Internafta mit Sitz in Rußland und dem Leerverkauf von Wertpapieren wird auch behauptet, daß das Unternehmen und seine Produkte niemals erfolgreich sein werden.

2006, unter einer neuen Unternehmensführung, wird die dritte Version des Stratellite-Luftschiffes gebaut, als Demonstrationsmodell für ein halbstarres Fluggerät, das in Höhen von 9.000 m operieren soll.

Das ästhetisch und aerodynamisch beeindruckende Teil, das allerdings nicht flugfähig ist, wird 2007 demontiert und an den Entwicklungspartner in Stuttgart versandt.

Außerdem firmiert das Unternehmen ab 2007 unter dem Namen Sanswire Corp. mit Hauptsitz in Fort Lauderdale, Florida.

Sanswire Test

Sanswire Test

Ab 2008 führt die Firma Demonstrationsflüge mit einem kleinen Prototyp durch, aus dem später einmal ein richtiges Luftschiff namens STS 111 werden soll; Partner sind die NASA und die Air Force.

Im Juni wird gemeinsam mit der TAO Technologies GmbH von Dr. Bernd-Helmut Kröplin das Joint-Venture Sanswire-TAO Corp. gegründet, um zusammen Luftschiffe für niedrige, mittlere und große Höhen zu entwickeln und zu testen.

Zur Erinnerung: Kröplin und sein Team an der Universität Stuttgart waren für die Idee, eine neue Ära der Telekommunikation mit schwebende Höhenplattformen einzuläuten, bereits 1999 mit dem 1,5 Mio. DM schweren Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft ausgezeichnet worden.

Inzwischen favorisieren die Stuttgarter Forscher ein modulares Luftschiffkonzept: Sie verbinden mehrere mit Helium gefüllte und mit Propellerantrieben bestückte Ballons zu einer elastischen Gliederkette, genannt Airchain oder SkyDragon.

Sanswire-TAO SAS-51

Sanswire-TAO SAS-51

Die Firma TAO stellt den Prototyp des patentierten SkyDragon erstmals 2005 auf der EuroMold vor, und insgesamt werden mehr als 30 Prototypen der segmentierten Stratosphären-Luftschlange gebaut und getestet, die größte ist 70 m lang. Bis 2010 will man in eine Höhe von 20.000 m vorstoßen.

Auch die Lotte (s.o.) gelangt jetzt zu einer Wiedergeburt in Form eines patentierten, autonomen solarbetriebenen Luftschiffs von Sanswire-TAO mit der Bezeichnung SAS-51.

Im Oktober 2008 wird eine Vereinbarung zwischen der Sanswire-TAO, der Global Telesat Corp. (GTC) und der Globalstar Inc. geschlossen, um das globale Satellitensystem der Firmen für Testzwecke zu nutzen.

Im April 2009 erhält Sanswire-TAO eine Finanzierung in Höhe von 1,4 Mio. $ durch GTC, um mit dem Bau des ersten kommerziellen STS-111 Luftschiff zu beginnen.

Dabei handelt es sich um ein 34 m langes und 3,4 m durchmessendes segmentiertes Fluggerät für eine Flughöhe von 15.000 Fuß, das einfach verpackt und transportierbar schnell auf seine Standard-Größe entfaltet und startklar gemacht werden kann.

Sanswire STS 111 Grafik

Sanswire STS 111 Design
(Grafik)

Die ersten Testflüge erfolgen im Juni, wobei der Antrieb durch einen Gasmotor erfolgt – von Solarenergie ist erst einmal nichts mehr zu hören.

GTC schießt im Dezember 2009 weitere 800.000 $ zu, um die Entwicklung des STS-111 fortzuführen, und im April 2010 übernimmt GTC für 250.000 $ die Hälfte der Rechte an dem SkySat Luftschiff für mittlere Höhen, das von Sanswire-TAO entwickelt wird.


Im Oktober 2006 wird in den Blogs das Konzept des kalifornischen Unternehmens Worldwide Aeros Corp. in Montebello verbreitet, dessen ‚ökologisches Großraumluftschiff’ das erste werden soll, das rein elektrisch betrieben wird.

Das 250 m lange Fluggerät mit der Form eines Wals soll bis zu 180 Passagieren eine luxuriöse Kreuzfahrt-Atmosphäre bieten oder bis zu 20 Lastwagenladungen an Waren transportieren können. Die sehr leichte Außenhülle des Aeroscraft Luftschiffs (auch: Aeros ML Hybrid Aircraft oder Turtle Airship) wird dabei aus einem festen Material wie Kohlefaser- und anderen Verbundwerkstoffen bestehen, das mit Aluminium, Titanium oder Edelstahl verstärkt die innere Hülle mit dem Helium schützt.

Die Außenfläche des Luftschiffs soll mit amorphen Dünnschicht-Solarzellen laminiert werden, um den Strom für die Elektromotoren zu produzieren. Als Reserveenergie wird ein mit Biodiesel betriebener Generator mitgeführt. Die geplanten Solarluftschiffe sollen bis zu 280 km/h (andere Quellen: 320 km/h) schnell sein.

Die Worldwide Aeros von Igor Pasternak gilt als das international führende Unternehmen, das FAA-zertifizierte Luftfahrzeuge der ‚leichter-als-Luft’ Kategorie herstellt, angefangen von unstarren Aeros 40D Sky Dragon Luftschiffen über Hochleistungs-Fesselballone bis zu dem neuen, starren Aeroscraft.

2003 wird ein Vertrag mit der U.S. Missile Defense Agency (MDA) geschlossen, um ein High Altitude Airship (HAA) zu entwickeln, während im April 2004 das Walrus-Programm der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) startet, bei dem es um die Machbarkeitsstudie eines riesigen Fluggerätes geht, das 500 - 1.000 Tonnen militärische Nutzlast innerhalb von 4 Tagen über 6.000 Meilen transportieren kann. Die Passagier-Kabine liegt übrigens innerhalb des Aeroscraft, wodurch eine Fläche von 500 m2 zur Verfügung steht, die für den Frachttransport, Tourismus oder für Konferenzen genutzt werden kann.

Mitte 2005 werden im Rahmen des Walrus-Programms seitens der DARPA zwei Entwicklungsaufträge vergeben: die Lockheed Martin Corp. erhält knapp 3 Mio. $, während Aeros sogar knapp 3,3 Mio. $ bekommt. Auf der National Business Aviation Association (NBAA) show im Oktober 2007 in Atlanta, Georgia, wird ein Modell im Maßstab 1:48 vorgestellt, und Ende 2007 wird bekannt, daß die Firma für den Bau des Aeroscraft von der DARPA eine Anschubfinanzierung von 3,2 Mio. $ erhalten hat. Anfang 2008 kündigt das Unternehmen den Bau eines 64 m (o. 70 m?) langen Prototyps ML866 an, der im Laufe des Jahres als Testmodell an den Start gehen soll.

Im Gegensatz zu früheren Luftschiffen soll das Fluggerät kein wertvolles Helium mehr ablassen und keinen nutzlosen Ballast mehr mitschleppen müssen. Statt dessen wird das Traggas an Bord komprimiert, was je nach Veränderung einer Gewichtszunahme um bis zu 2.300 kg entspricht. Für den Start wird das komprimierte Helium wieder in seinen gasförmigen Zustand versetzt, womit das Luftschiff wieder flugfähig wird. Die Komprimierungstechnik namens Control of Static Heaviness (COSH) System wird ab Mitte 2008 in einem kleinen Prall-Luftschiff, einem Aeros 40D, im Flug erprobt werden.

In einer Pressemeldung vom Juli 2008 wird angekündigt, daß ein Prototyp des Luftschiffes in Singapur bereits in Bau ist. Die ersten Testfahrten sollen noch im Laufe des Jahres stattfinden – und für 2009 wird bereits eine Weltumrundung geplant... was sich jedoch bald als ‚heiße Luft’ erweist. Später hoffen die Entwickler, das erste Aeroscraft erstmals 2010 in die Luft zu bringen; der Preis soll unterhalb von 40 Mio. $ liegen.

Beim Update dieses Kapitels Ende 2010 ist davon noch nichts zu sehen – und auch das Thema Solarenergie scheint im Laufe der vergangenen Jahre vom Tisch gekommen zu sein, denn es wird in nicht einer einzigen Presseerklärung mehr erwähnt.

Turtle Airship Design Modell

Turtle Airship Design
(Modell)

Im April 2008 schlägt allerdings Darrell Campbell eine Weltumrundung mit einem solaren Luftschiff vor. Er ist der Designer des Starrschalen-Turtle Airship – und seine seit Anfang der 1980er bestehende und folgerichtig Turtle Airships benannte Firma hat drei Standorte: im spanischen Valencia, im russischen Sankt Petersburg und in Santa Fe, USA. Die Internetpräsenz des Unternehmens ist allerdings äußerst bescheiden – ganz im Gegensatz zu den dort (2009?) gemachten Ankündigungen (im Originalton):

Turtle Airships will make a demonstration around-the-world flight of a solar powered airship in 2011 (and) will change the world aviation industry with 200 mph solar powered airships. Turtle Airships plans to invest over $ 200 Million in airship manufacturing plants and airship operations by 2012; with an expected public offering to raise over $3 Billion scheduled for 2015.“

Sehr eindeutig ist dagegen, daß Campbell ein vehementer Gegner der Blimps ist, also der unstarren Kleinluftschiffe, die zumeist für Werbezwecke gebaut werden. Und daß er auch den Einsatz seiner fliegenden Schildkröten für militärische Zwecke befürwortet.

Ansonsten gibt es seitens Turtle Airships nur wenige technische Details zu erfahren: Das 38 m lange, 29 m breite und 9 m hohe Solar-Luftschiff soll 3 - 5 Personen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 160 km/h transportieren können. Der Antrieb ist hybrid, zum einen sollen 45 kW aus CIG-Dünnschichtzellen kommen, mit denen die obere Hälfte Außenhaut gepflastert ist, zum anderen gibt es Brennstoffzellen sowie einen Biodiesel-Motor, der als Reservesystem einen Generator betreiben kann. Die innere Rahmenstruktur des Luftschiffs besteht aus Kohlefaser, während die gesamte Außenfläche aus zahlreichen wabenförmigen, starren Sandwichplatten aus Flugzeug-Aluminium besteht, die ebenfalls mit Kohlefasern verstärkt sind.

Von Campbell stammt auch das 1996 erschienene Buch Helium Phoenix, in welchem er das Konzept des Turtle Airships beschreibt, und das – zumindest seiner Meinung nach – Gil Costin 1997 dazu veranlaßt, nur wenige Monate nach Erscheinen des Buches eine eigene Luftschiff-Entwicklungsfirma Millennium Airship Inc. (MAS) mit Hauptsitz in Bremerton, Washington, zu gründen, die jedoch in keiner tatsächlichen Beziehung zu Turtle Airships steht.

Millennium beteiligt sich wiederum an dem Walrus-Programm der DARPA und entwickelt hierfür ein hybrides Schwerlast-Transportluftschiff namens SkyFreighter, das die ITAMMS- und die ThrustWing-Technologie nutzt. ITAMMS ist ein innovatives Antriebssteuerungssystem mit selektivem Schub an jedem der vier ThrustWings (Vortriebsflügel), das dem SkyFreighter eine gute Steuerbarkeit erlaubt und auch den Ballast-Austausch beim Be- und Entladen reduziert. 

Auf der Homepage des später in Port Orchard, Washington, beheimateten Unternehmens erscheinen interessanterweise auch die bereits bekannten Grafiken des Aeroscraft bzw. Turtle Airship, es gibt aber auch eigene Entwürfe, mit denen Campbell selbst nicht zu tun hat.

Am 23. März 2007 gründet Millennium Airship jedenfalls die Tochtergesellschaft Skyfreighter Canada Ltd. und Mitte 2008 gibt Millennium bekannt, daß man in Zukunft anstatt Flugzeugbenzin auf Wasserstoff als Antrieb setzen wird.


Im September 2007 berichtet die Firma Anabatic Sàrl aus Luins, Schweiz, daß sie den Jungfernflug eines neuen 9 m langen elektrisch betriebenen Blimps durchführen konnte - trotz einer Windgeschwindigkeit von mehr als 35 km/h. Das irgendwann zu Beginn des neuen Jahrtausends gegründet Unternehmen hatte die Technologie und die Aktivitäten des erfolgreichen, ebenfalls Schweizer Unternehmens Minizepp SA übernommen und deren Luftschiffe auch weiter verbessert.

Dem Stand von Ende 2013 zufolge konzipiert, produziert, verkauft und vermietet Anabatic eine Vielzahl von einfach zu bedienenden, robusten und zuverlässigen Luftschiffen in Größen von 4 - 22 m, darunter drei kreiselstabilisierte Systeme für Kameras zwischen 200 g und 2,5 kg, sowie Innenraum-Luftschiffe für Stadien, Messen, Arenen, Konzerte usw., alle ferngelenkt und natürlich elektrisch betrieben.


Im Oktober 2007 wird das Konzept von Tino Schaedler und Michael J. Brown bekannt gemacht, deren Strato Cruiser Airship als ,lifestyle zeppelin’ bezeichnet wird – immerhin soll es u.a. auch mit einer Plattform zum Bungee-Jumping ausgestattet werden. Auch ein festangestellter DJ ist mit eingeplant.

Strato Cruiser Airship Grafik

Strato Cruiser Airship
(Grafik)

Das Luxus-Luftschiff möchte ein neues Niveau von Reisesicherheit, Geschwindigkeit und ökologischen Zielen verwirklichen und wird daher über ein einziehbares Polycarbonat-Dach verfügen, unter dem sich ein Feinschmecker-Restaurant, ein Erholungs-Spa samt Swimmingpool, Kletterwände sowie private Suiten finden lassen.

Eine Hülle aus Kohlefasern und große Flächen von Photovoltaik-Zellen auf der Oberseite umgeben mehrere mit Helium gefüllte Kammern im Innern, die um den zentral gelegenen und sich über die gesamte Höhe erstreckenden Nutzbereich. Es bleibt allerdings abzuwarten, ob die äußere Form, die eher an Schlachtenkreuzer aus SF-Filmen erinnert, viele Freunde gewinnen wird – von einer Umsetzung einmal ganz abgesehen.


Im März 2008 veröffentlichen die Fachblogs das Konzept des solarbetriebenen Luftschiffs Airship One, das aus der Feder des in Umea, Schweden, lebenden israelischen Industriedesigners Gosha Galitsky stammt. Auch dieses Modell sieht ein wenig nach Film aus, ist technisch aber wesentlich bescheidener und realistischer. Es handelt sich um Galitskys Diplomarbeit an der Bezalel Academy of Art and Design in Jerusalem aus dem Jahr 2007.

Das Airship One besitzt ein Aluminium/Kohlefaser Skelett, das ihm zu einer halbstarren Struktur verhilft. Dadurch wird es zu einem Hybrid zwischen einem halbstarren Luftschiff und Flugzeug. Innen befinden sich mit Helium befüllte Ballonets aus Polyurethanegewebe, und von außen ist die Struktur mit einem hochfesten Kunststoffgewebe verkleidet, das an mehreren Stellen mit PV-Zellen bestückt ist.

Das Solarluftschiff soll in seiner Doppeldecker-Fahrgastzelle bequemen Platz für 25 Passagiere bieten und etwa 30 t Last aufnehmen. Seine vier ummantelten Elektro-Propeller ermöglichen ihm einen Schwebeflug wie auch eine Höchstgeschwindigkeit von bis zu 190 km/h. Zum Starten kann zusätzliche Energie aus einem Bio-Diesel-Motor/Generator bezogen werden.


Solarial Montage

Solarial (Montage)

Mitte 2008 erscheint in den Blogs das Konzept eines 20 m langen Blimps, der insbesondere in Katastrophengebieten zur schnellen Versorgung mit Solarstrom eingesetzt werden soll. Die Idee des mit 120 m2 CIGS-Dünnschichtzellen laminierten Mini-Luftschiffs Solarial stammt von dem kanadischen Produktdesigner Andrew Leinonen aus Toronto, der außerdem noch eine reversible Antriebspropeller/Windkraftanlage mit einbezieht.

Mit dem errechneten Gesamtertrag von 125 kWh pro Tag lassen sich beispielsweise 400 Kühlschränke für Medikamente betreiben – oder auch 25 Pumpen, mit denen bis zu 12.000 Menschen mit Trinkwasser versorgt werden können.

Das autonom fliegende Luftfahrzeug, das gleichzeitig als Relaisstation für Radio- und Mobiltelefon-Signale dient, wird von einer Power-Box angetrieben und gesteuert, die sich abgesenkt, sobald das Zielgebiet erreicht ist. Neben einem Verankerungsmechanismus enthält die Box die Kontrolleinrichtungen und Anschlüsse für den Solar- und Windstrom, ein Satellitentelefon, ein UHF-Radio und eine Wasserstoff-Brennstoffzelle als Energiepuffer.

Während Ertragsspitzenzeiten kann das System durch Wasser-Elektrolyse wiederum Wasserstoff erzeugen, um die Diffusionsverluste der 630 - 700 m3 Wasserstoffgas innerhalb der Hülle auszugleichen.


Ein überraschendes Konzept von Laurens Rademakers aus dem belgischen Leuven wird im September 2008 gezeigt, als sich dieser am Create the Future Design Contest der NASA beteiligt.

Stirling Solar-Electric Airship Grafik

Stirling Solar-Electric Airship
(Grafik)

Sein Stirling Solar-Electric Airship verwendet das Prinzip des Stirlingmotors, um sich für lange Zeit in der Luft zu halten.

Durch den Einsatz eines Parabolspiegels (solar dish) wird die Sonnenenergie in Wärme umgesetzt, welche den Stirlingmotor antreibt, der aufgrund des Wärmeunterschieds zwischen zwei Polen arbeitet. Je größer der Unterschied, desto größer die erzeugte Energie.

Strom und Wärme speichernde Batterien, eine Leichtbaustruktur und seine Position am Himmel in mehreren Kilometern Höhe oberhalb der Wolkendecke und bei Außentemperaturen von bis zu -60°C machen das Luftschiff ideal für die volle Nutzung der Solarenergie.


Das erste bemannte solarbetriebene Luftschiff der Welt wird ab November 2007 im Rahmen des Projet Sol’R von drei französischen Studenten konzipiert.

Die 22 m lange und 5,5 m durchmessende Néphélios soll in der Lage sein, mit ihrem 2,4 kW Antrieb eine Höchstgeschwindigkeit von 40 km/h zu erreichen und neben dem Piloten auch wissenschaftliche Ausrüstungen für Forschungszwecke zu transportieren. Zum Einsatz kommen sollen 42 CIGS-Module mit einem Wirkungsgrad von 6 %, die eine Gesamtfläche von 40 m2 haben.

Projektziel ist es, mit dem Solarluftschiff Néphélios im Sommer 2009 den Ärmelkanal zu überqueren – genau 100 Jahre nach Blériot, der im Juli 1909 als erster Mensch in einem Flugzeug von Calais nach Dover geflogen ist, in 37 Minuten und bei einer durchschnittlichen Flughöhe von 100 m.

Néphélios Solarpanele

Néphélios Solarpanele

Mit einem Pedal-betriebenen Luftschiff hat Stéphane Rousson den Kanal bereits im September 2008 überquert, wobei er für die 34 km lange Strecke etwa 8 Stunden brauchte. Nun unterstützt Rousson auch die drei Néphélios-Initiatoren Arnaud Vaillant, Thomas Raphael und Aloun Vangkeosay, denen es schnell gelingt, mehr als 50 Enthusiasten aus verschiedenen Universitäten zu finden, die das Projekt mit voranbringen.

Geleitet wird das Projet Sol’R von dem Nationalen Institut für Angewandte Wissenschaften INSA in Lyon und der Ecole de Commerce (ESSEC), und diverse Firmen und Unternehmen sagen ihre Unterstützung zu.

Mit der Konstruktion wird allerdings erst im April 2009 begonnen, und das Budget beträgt nur 150.000 €, wobei die Mittel von der französischen Umwelt- und Energieagentur ADEME, den beteiligten Lehrstätten sowie der Ecole d’Ingénieurs (EPF), der Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers und der Stadt Vincennes stammen.

Die Struktur des mit Helium gefüllten Luftschiffs besteht aus Karbonfasern und Aluminium, bedeckt ist es von einem synthetischen, mit Polyurethan beschichteten Gewebe. Für den Mehrenergiebedarf der beiden großen Antriebspropeller bei Start und Landung sind zusätzliche Batterien an Bord.

Das fast fertige Luftschiff mit der Registrierung W77BBF wird während des Salon du Bourget im Juni 2009 präsentiert, die Tests werden für den August und die Kanalüberquerung selbst für den September angesetzt, doch dann dauert es mit dem Erstflug noch bis zum Dezember 2009 und die Überquerung mit einer Geschwindigkeit von 30 - 35 km/h und in einer Flughöhe von 500 m wird auf den Mai 2010 verschoben.

Nach weiteren, erfolgreich verlaufenden Testfahrten im Januar und Februar 2010 benötigt das Team dringend weitere 20.000 €, um das Projekt fortsetzen zu können.

Bis Ende des Jahres scheint man damit jedoch nicht erfolgreich zu sein ... und neue Informationen gibt es auch keine mehr. Es muß wirklich bitter sein, so kurz vor dem Ziel ausgebremst zu werden.


Im August 2008 meldet die australische Presse, daß der Erfinder Ian Edmonds aus Brisbane mit seinem Unternehmen Solartran Pty Ltd. einen Ballon-Motor entwickelt hat, der die Sonnenenergie nutzt, um genug Strom für zehn mittelgroße Häuser zu produzieren (was von dritter Seite allerdings als maßlose Übertreibung gewertet wird, alleine schon aufgrund des zunehmenden Eigengewichts des Zugseiles, das mit zunehmender Höhe immer stärker gegen den Auftrieb wirkt).

Letztlich soll der Heißluftballon als Kolben verwendet werden, der durch seinen Auftrieb über ein Zugseil einen Generator antreibt – ähnlich wie es im Bereich der Zugdrachen schon praktiziert wird (s.d.).

Dabei kommt die heiße Luft, mit welcher der Ballon befüllt wird, aus einem großen Gewächshaus. Das Konzept scheint aber noch Schwächen zu haben (z.B. die thermischen Verluste), denn bislang werden noch keine Fortschritte gemeldet.

Ein ähnliches Konzept mit dem Titel Energy from solar balloons wird im Februar 2010 von Roberto Grena aus Rom veröffentlicht – wobei hier auch eine von Fabio Cibolini inspirierte Idee präsentiert wird, bei der zwei Ballons miteinander über das selbe Zugseil verbunden werden.

Wenn Ballon Nr. 1 seine maximale Höhe erreicht, befindet sich Ballon Nr. 2 fast auf Bodenniveau. Ballon 1 entläßt daraufhin heiße Luft durch teilweises Öffnen der oberen Klappe, und wird von Ballon 2, während dessen erneuter Aufstiegsphase, nach unten gezogen. Und vice versa.


Von Mitte 2009 stammt das Konzept des ‚nachhaltigen Luftschiffs’ AIRBIA der beiden Designer Irene Shamma und Alexandros Tsolakis.

AIRBIA Grafik

AIRBIA (Grafik)

Es soll als eine Art Shuttle zwischen dem Umland und urbanen Zentren fungieren und rund 400 Personen in 30 – 500 m Höhe mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von bis zu 150 km/h transportieren.

Die speziell entwickelten Landeplattformen des Luftbus-Systems sind flexibel und können schnell an jedem gewünschten Start- oder Zielort installiert werden.

Das Konzept gehört zu den 20 Finalisten des 2009 erstmals veranstalteten ReBurbia-Wettbewerbs des in San Francisco erscheinenden Dwell Magazine und dem Fachblog Inhabitat.com, gewinnt Ende des Jahres dann aber doch keinen Preis.


Vermutlich Anfang 2010 gründen Brady Soule und Mark Summers die Firma Helios Airships, die ebenfalls Solarluftschiffe entwickeln will, für die auch schon ein Patent angemeldet worden ist.

Das Unternehmen stellt zwei Entwürfe seiner Helios P Serie vor: Das kleine Helios P500 Personal Airship, und das große, rund 100 m lange Helios C60 Cargo Airship, das mittels Schwimmkörpern auch auf dem Wasser starten und landen kann.

Es soll mit einer Last von 60 t in Form von zwei handelsüblichen 12 m Schiffscontainern bis in den Jetstream hinaufschweben und dort eine Reisegeschwindigkeit von bis zu 300 km/h erreichen können. Daher taucht es in der Presse auch unter dem Begriff High Speed Solar Airship (HSSA) auf.

Helios Modelltest

Helios Modelltest

Helios führt Versuche mit einem X1 Prototyp durch, der einem C60 Lastenluftschiff im Maßstab 1:20 entspricht und schon mit einem Solarpanel auf der Rückenfläche bestückt ist.

Mit dem Bau des ersten P500, dessen Kasten auf 5 Mio. $ geschätzt werden, soll begonnen werden sobald das notwendige Startkapital in Höhe von 2 Mio. $ zusammengekommen ist. Und bereits zwei Jahre nach dem Beginn der Verkäufe soll dann das erste C60-Luftschiff hergestellt werden.


Im Januar 2010 erscheint in den Blogs ein Bericht über ein Konzept namens Floating Geodesic Solar Molecules von Trevor Jordan, bei dem es sich um eine Art riesiger Wolke aus Solarzellen-Ballons handelt, die sich in einem wiederholenden Zyklus jeden Tag von Osten nach Westen über den Himmel bewegt.

Die Moleküle sind geodätische Strukturen, die durch heiße Luft in der Luft bleiben, mit PV-Zellen bedeckt sind und die gewonnene Sonnenenergie in Bordsystemen speichern.

Die Energie wird dann in Mikrowellen umgewandelt und an der Oberfläche der Erde gestrahlt, wo sie in Basisstationen wieder in nutzbare Elektrizität zurückverwandelt werden, so wie es bei Satellitenkraftwerken passieren soll.

Leider lassen sich keine weitere Informationen über etwaige Schritte zu entsprechenden Versuchen finden. Über ähnliche, allerdings kleinere Konzepte berichte ich unter Entwicklung der photovoltaischen Nutzung 2009.


Aircruise Grafik

Aircruise (Grafik)

Im Februar 2010 rauscht der digitale Blätterwald aus Begeisterung über ein neues, visionäres Luftschiffkonzept des Londoner Design-Büros Seymourpowell, das äußerlich wie innerlich mit einer ganzen Reihe neuer Technologien aufweist.

Das futuristische Fluggerät mit der Form eines Doppelrhombus trägt den Namen Aircruise und ist eine Mischung aus Luftschiff und Luxus-Hotel. Es soll mit einer Fluggeschwindigkeit von ca. 145 km/h kreuzen und damit die Strecke von London nach New York in 37 Stunden zurücklegen können. Neben der Hauptantriebsquelle in Form von Brennstoffzellen soll das Wolkenheim auch die Solarenergie nutzen.

Im Inneren befinden sich neben einer Bar-Lounge und Gemeinschaftsbereichen vier Maisonette- und fünf kleinere Penthouse-Wohnungen, außerdem bietet das Luftschiff Glasböden, die vom Himmel aus einen atemberaubenden Blick bieten.

Der koreanische Elektronik- und Baukonzern Samsung verwendet das Konzept, um seinen visionären Ausblick auf die Zukunft zu präsentieren.


An einem kleinen Solarluftschiff namens Aerolabe, das mit Flatterflügeln oder einer Heckflosse voranbewegt wird, arbeitet der französische Künstler und Designer Gaspard Schlumberger.

Eine Umsetzung in großem Maßstab, mit der auch eine Atlantik-Überquerung möglich wäre, soll etwa 3,5 Mio. € kosten.


Zeplin Grafik

Zep’lin (Grafik)

Eine äußerst interessante Ästhetik besitzt das Konzept des ebenfalls französischen Designers Damien Grossemy aus Lille, der dieses für die Autofirma Renault entwickelt.

Seine Zep’lin genannten Flugkörper, die im März 2010 in den Blogs vorgestellt werden, sind nichts anderes als durch die Luft fahrende Segelboote mit großen Solarzellen-Flächen und Lithium-Ionen-Batterien als Energiezwischenspeicher.

Dem Designer zufolge soll Renault für 2015 mit Luftschiffen eine Wettfahrt um die Erde herum planen – als Werbung für seine neuen Elektrofahrzeuge.


Überhaupt scheint das Thema Solarluftschiff an Aktualität zu gewinnen. Im Juni 2010 erscheint ein Design von Thomas Rodemeier aus Zürich, bei dem es sich um ein von Sonnenenergie betriebenes schwebendes 5-Sterne-Hotel handelt.

Die Auftragsarbeit Airship Traveling des Lehrstuhls von Prof. Gregor Eichinger an der ETH Zürich für einen nicht genannten Kunden zeichnet sich durch eine besondere innere Architektur aus, die ein hohes Maß an Komfort und Flexibilität gewährleistet.

Anstatt eines unterhalb der Hülle angebrachten Wohn-Moduls schlägt das Design die mehrstöckige Nutzung des weitgehend offenen Kerns vor, der von dem tragenden, mit Helium befüllten Volumen sozusagen umringt wird. Auf dem Dach sind Solarpanele montiert, welche die Energie für das ‚kinetische Antriebssystem von Festo’ generieren.


Rediscovery Grafik

Rediscovery (Grafik)

Anfang 2008 gibt das Design-Fachblog Inhabitat.com die White House Redux Design Competition bekannt – einen Wettbewerb zum Neuentwurf des Weißen Hauses, so als ob dieses neu gebaut werden soll.

Die beiden Architekten und Designer Alex Schulz und Ralf Schormann aus Düsseldorf beteiligen sich mit dem Luftschiff-Konzept Rediscovery, einem ökologischen Flugkörper mit Platz für die Büros des Präsidenten und seines Stabes.

Weniger hoch angesiedelte Mitarbeiter müssen mit einem Arbeitsplatz in dem stationären Teil des Gesamtsystems vorlieb nehmen, das auch als Andockstation für das fliegende White House dient.

Welche erneuerbaren Energien für den Betrieb des Luftschiffs konkret eingesetzt werden sollen, geht aus dem Beitrag nicht hervor – nur, daß das Ganze einen Vorbildcharakter für die Welt haben wird.


Ganz eindeutig an der Oberfläche mit Solarzellen bestückt ist dagegen das Luftschiff Eunoia, von dem es bislang aber auch nur ein paar Grafiken gibt, die im Juli 2010 veröffentlicht werden. Das Konzept des Industriedesigners Thomas Tzortzi aus London soll acht Passagieren eine luxuriöse Öko-Reise ermöglichen – eine spätere Version ist sogar für bis zu 60 Personen angedacht.

Neben einer Aussichtskapsel in der Gondel und einem Aussichtsraum in der Nase der Struktur soll das mit Helium befüllte Solarluftschiff vorn auch noch ein Sonnendeck erhalten.

Viele dieser Konzepte werden übrigens im Juni 2010 auf dem Salon de l’aviation verte in Paris gezeigt, bei dem es auch einige der neuen elektrischen Flugzeuge und Paraglider (in Arbeit) zu sehen gibt.


Einem ganz anderen Ansatz folgen Architekten des Büros Fewer Harrington & Partners im irischen Waterford, die solarbetriebene, Luftschiff-ähnliche Objekte nutzen wollen, um das Bewußtsein für den Klimawandel zu schärfen.

Skyglow Konzept Grafik

Skyglow Konzept (Grafik)

Bei dem im September 2010 veröffentlichten Konzept Skyglow sollen 200 m lange mit Helium gefüllte und von flexiblen OLEDs umhüllte Spindeln über Ballungszentren angedockt werden.

Zusätzlich zu diesen Luftschiffen werden am Boden mehrere kleinere Repliken aufgestellt und mit interaktiven Touchscreen ausgestattet, mit denen die Menschen einladen werden, Fragen zum CO2-Verbrauch, der Wahl von Verkehrsmitteln und zum Recycling zu beantworten.

Die gesammelten Informationen werden in unterschiedliche Farbgebungen der kleinen Skyglows umgesetzt, die daraufhin von Rot nach Blau changieren – je nach Grad des ökologischen Bewußtseins. Die gesammelten Informationen der Befragungen gehen dann an die schwebenden Skyglows, zusammen mit Daten über den nationalen Energieverbrauch und Informationen über die Luftqualität.


Seit 2008 arbeitet die australische Firma SkyLifter Pty Ltd. aus Joondalup an dem Konzept eines gigantischen Luftfahrzeugs, das ganze Gebäude versetzen soll – z.B. Krankenhäuser in Katastrophengebiete.

Der Skylifter hat die Form einer fliegenden Untertasse, eine mit Solarzellen bedeckte Oberfläche und soll Massen von bis zu 150 t über eine Strecke von 2.000 km transportieren können.

Durch das flache Profil seiner 150 m durchmessenden Diskusstruktur ist der Skylifter sehr gut manövrierbar und auch weniger anfällig gegenüber Windkräften. Die Steuergondel hängt zentral an einem Verbindungskabel, das nach unten verlängert auch das Trägersystem für die Last bildet.

Skylifter Betty Test

Skylifter Betty Test

Geplant ist der Einsatz seitlich aufgehängter Voith-Schneider-Propeller mit horizontaler Achse, die dem Luftkran eine große Wendigkeit erlauben und jenen Schiffspropellern ähneln, die bereits bei modernen Schleppern verwendet werden. Die Entwickler erwarten, damit eine Höchstgeschwindigkeit von knapp 85 km/h zu erreichen.

Die Firma hat bereits ein Miniatur-Modell namens SL 3 Betty gebaut, das bei einem Durchmesser von knapp 3 m ein halbes Kilo Tragfähigkeit hat.

Im Oktober 2010 wird an einem 18 m durchmessenden Testgerät SL18 Vikki gearbeitet, dem ein 23 m großer und bereits mit einem Antrieb versehener Prototyp SL23 Nikki folgen soll. Diese Modelle sind auch für einen Einsatz als unbemannte Flugkörper gedacht. Ein Skylifter SL150 Lucy in voller Größe soll innerhalb von drei Jahren folgen.


Die in
Kellyton, Alabama, beheimatete Firma E-Green Technologies arbeitet 2010 an einem Luftschiff namens Bullet 580, das mit Biosprit aus Algen betriebenen werden soll. Falls es zu einer Umsetzung kommt, werde ich dort ausführlicher darüber berichten.


Im Juni 2011 veröffentlich der Industriedesigner Metin Kaplan aus Göteborg auf vimeo.com sein Konzept Sunrise Solar Powered Thermal Airship, das er für Flug-Missionen mit niedrigen Geschwindigkeiten von maximal 60 km/h und langer Flugdauer entwickelt hat, wie Beobachtungen, Expeditionen, Patrouillen- und Filmflüge oder einfach nur für den Freizeit.

Sunrise Animation

Sunrise (Animation)

Anstatt Helium, nutzt das Sunrise-Luftschiff Heißluft als Traggas – was die Betriebskosten natürlich drastisch reduziert.

Die Lösung, wie die Luft im Inneren des Flugkörpers aufgeheizt wird, ist äußerst clever, ebenso wie das Antriebskonzept. Denn anstatt schwere und ineffiziente Photovoltaik zu nutzen, wie es die meisten anderen Solarluftschiffe tun (oder tun wollen), setzt Kaplan gebündelte Sonnenenergie ein (Concentrated Solar Power, CSP), um sowohl Auftrieb als auch Vortrieb zu erzeugen.

Innerhalb der transparenten Heißluftballon folgt eine Fresnel-Linse ständig der Sonne und konzentriert deren Strahlen in einem Brennpunkt, nicht nur um die Luft für den Auftrieb zu erwärmen, sondern auch um einen Stirling-Motor für den Vortrieb anzutreiben.

Dabei dreht sich der Ballon ständig um zwei Achsen (vertikal um 90°, horizontal um 360°), um so die Sonne zu verfolgen. Eine ähnliche Idee war uns weiter oben schon einmal begegnet.

Zusätzliche Energie wird als Wärme in isolierten Ballons, bzw. als mechanische Energie in einem Schwungrad gespeichert. Am Scheitelpunkt der Kugel soll ein Rohr die bis zu 120°C heiße Luft absaugen und zu einem Kompressor führen, während der Stirling an einen Generator angeschlossen ist, dessen Strom wiederum die Propeller antreibt.

Als Sicherheitsreserve ist ein Propangas-Brenner vorgesehen. Bislang scheinen noch keine Versuche erfolgt zu sein, es wäre aber bestimmt spannend zu erleben, ob sich dieses Konzept umsetzen läßt.


Der amerikanische Produktdesigner Eric Strebel aus Detroit kommt im Juli 2011 mit einem Flossenfisch-ähnlichen Luftschiff-Design namens Albus Tell in die Presse, das er für den Terra Prix 2085 Design-Wettbewerb konzipiert. Dieses 550 m lange Ungetüm soll 15 Passagiere für unbestimmte Zeit tragen können, und durch vier halbkugelförmige EMP-Schubturbinen angetrieben werden – wobei mir nicht klar ist, wie ein elektromagnetischer Impuls genutzt werden kann, um einen Vortrieb zu erzeugen. Auf der Abbildung sind m. E. auch eher zwei schwenkbare Turboprop-Maschinen erkennbar.

Albus Tell Grafik

Albus Tell (Grafik)

Wie dem auch sei, der (fiktiven) Geschichte zufolge soll das Luftschiff ursprünglich von der Schweizer Armee gebaut worden sein, um Truppen über die Alpen zu transportieren - daher auch der poetische Name. Nun wird der Apparat von Strebels Design-Team überarbeitet und zu einer spektakulären Ausführungsform von High-Tech-Technologie und effizienten Energiesystemen fusioniert.

Elementar ist dabei die faserig strukturierte Solarhülle, in die eine organische Polymer-Nanoröhrchen-Technologie integriert ist, um den Grad der Solarenergie-Erzeugung zu optimieren. Das robuste und wetterfeste Hüllenmaterial soll Temperaturen von bis zu -40°C widerstehen.

Im Rahmen der Zielvorgaben des 2085 Terra Prix soll das expansive Raumvolumen des Luftschiffs als Basis für ein ganzes Rennteam genutzt werden. Neben Service-Bereichen zum Essen und Wohnen wird es über Schlafräume, Lager, einen Wartungsraum und elektronische Telekommunikationseinrichtungen verfügen. Und natürlich auch den Gigernaut HAR1 mit sich führen, einen Renn-Truck, der durch einen speziellen schweren Hebemechanismus aus dem Luftschiff abgelassen bzw. wieder hinaufgezogen werden kann. Die Beleuchtung soll durch bio-lumineszierende Wände erfolgen.


Ebenfalls im Juli 2011 meldet sich Lockheed Martin zurück – mit dem Jungfernflug eines neuen solarbetriebenen Blimps namens HALE-D (High Altitude Long Endurance-Demonstrator), der als Satellitenersatz in 60.000 Fuß Höhe für Dinge wie Langzeitwetterbeobachtungen, Kommunikations- und natürlich auch Spionagezwecke eingesetzt werden soll.

Bei seinem von Akron, Ohio, startenden Erstaufstieg erreicht das ferngesteuerte Luftschiff aufgrund technischer Schwierigkeiten allerdings nur 32.000 Fuß, von wo es zu einer problemlosen Landung an einem zuvor festgelegten Punkt im südwestlichen Pennsylvania beordert wird. Eigentlich sollte der Blimp mittels seine Motoren bis oberhalb des Jet-Streams aufsteigen und dann eine feste Position über der Erde einnehmen, wofür die gleichen Motoren zuständig sind. In dieser Höhe kann das Luftschiff einen Radius von 600 Meilen überwachen (965 km). Der HALE-D ist ein verkleinerter Demonstrator aus hochfesten Stoffen, der durch Dünnschicht-Solarpaneele mit Strom versorgt wird und damit einen langfristigen Einsatz ohne Nachtanken ermöglicht.


SEED Montage

SEED (Montage)

In den Blogs kursiert im Juli 2011 ein etwas befremdliches Konzept der Designer Moonhwan Lee, Nakamura Shohei und Young Wook Jung. SEED ist wie ein kleiner, elektrisch betriebener Ballon, der im Urlaub – oder sonstwo - hinter einem herfliegt und die Daheim gebliebenen mittels Luftaufnahmen und Tonaufzeichnungen darüber informiert, was man gerade tut - ohne daß man sich selbst darum kümmern muß (Sync Experience Service).

Das Gerät mit einem Durchmesser von 210 mm und einer darunter hängenden 74 mm durchmessenden Nutzlast mit Rotor, Aufnahme und Kommunikationssystem soll sogar Gerüche abspeichern können, und außerdem kann der Ballon mittels seiner Navigationsfunktionen auch als touristischer Führer eingesetzt werden.

Bislang existiert handelt es sich nur um eine Idee, die im Mai bei einem Wettbewerb von Fujitsu und der japanischen Design Association (DA) aber immerhin schon den Sonderpreis der Jury erhalten hat.


Im August 2011 läßt Manuja Gunaratne, ein High-School-Student an der Advanced Technologies Academy in Las Vegas, Nevada, an einem sonnigen Tag mit leichtem Wind ein Flugobjekt aus schwarzen Müllbeuteln starten, das vom Las Vegas valley aus bis auf eine Höhe 1.000 m aufsteigt und im Laufe seiner Flugzeit von 3 Stunden und 15 Minuten eine Strecke von vielen Meilen zurücklegt.

Die 650 g schwere Nutzlast besteht aus einem GPS-Tracking-Gerät und einer Digitalkamera, die unterwegs mit einem 3-Sekunden-Intervall etwa 2.000 Bilder aufnimmt. Für die Landung der Nutzlast gibt es einen kleinen Fallschirm, und gekostet hat das Ganze nur 50 Dollar.


Unter dem Namen Starlight arbeitet der Luftfahrtspezialist Bye Aerospace Inc. aus Denver, der uns bei den Solarflugzeugen schon mehrfach begegnet ist, gemeinsam mit der Firma Near Space Systems Inc. aus Colorado Springs an einem LTA-Konzept, das zumindest vom Aussehen her etwas gewöhnungsbedürftig ist.

Starlight Grafik

Starlight (Grafik)

Bei dem Gemeinschaftsprojekt Starlight wird im Auftrag der US-Navy ein von der Sonne angetriebenes, zweiteiliges unbemanntes Luftfahrzeug entwickelt, das weniger als ein Zehntel dessen kosten soll, was für die gegenwärtigen Höhenluftschiffe auf den Tisch gelegt werden muß. Das Gesamtgerät besteht aus einem Ballon, an den ein solarbetriebenes Flugzeug mit variabler Geometrie gekoppelt ist. Der Ballon hebt den Flieger in die Stratosphäre und schwebt dort mit ihm für eine Zeitdauer von bis zu vier Monaten. Zwecks Wartung und Umrüstung kann der Flieger für Landungen im Motorflug losgemacht werden. Solarzellen am Flugzeug liefern die notwendige Energie für alle Systeme einschließlich der beiden Motoren zum Halten der Position sowie den Nutzlasten.

Die Phase 1, Entwürfe und Systemstudien, wird 2010 erfolgreich beendet, während in Phase 2, die bis August 2011 geht, das Detail-Design der solar-elektrischen, flugfähigen unteren Stufe (Stratospheric Recovery Vehicle, SRV) erarbeitet und die Konstruktion und Montage eines Demonstrators abgeschlossen wird, der 40 % der eigentliche geplanten Größe hat. Die beiden Entwicklungsphasen werden unter Aufsicht der Aircraft Division des Naval Air Systems Command (NAVAIR) durchgeführt.

In der anschließenden Phase 3 soll die Montage des Unterstufen-Prototyps abgeschlossen und für den Flug in seine Betriebshöhe von bis zu 65.000 Fuß vorbereitet werden. Der Prototyp verfügt über Dünnschicht-Photovoltaik-Paneele (vmtl. von Ascent Solar), die sich um +/- 50° verstellen lassen, um den Sonnenenergie-Eintrag zu optimieren. Auch das Elektromotor/Propeller-System läßt sich um +/- 30° drehen, um eine verbesserte Lenkung bei den Windbedingungen in der Höhe bereitzustellen.

Eine gute Aerodynamik und Verbundwerkstoffe mit geringem Gewicht sorgen ferner für Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit, um den starken Winden und rauhen Bedingungen widerstehen zu können.

Der Prototyp hat eine Spannweite von 7,8 m, ist knapp 8,5 m lang und wiegt 387 kg. Als Energiespeicher sind leichte Li-Ionen-Batterien an Bord. Die Test-Nutzlast darf bis zu 22,5 kg wiegen und bis zu 100 W Leistung verbrauchen. Den Plänen zufolge soll es nur wenige Stunden dauern, dieses Luftschiff zu montieren und zu starten. Auf 100 % hochskaliert wird das Flugzeug eine Spannweite von 19,5 m und eine Länge von 21 m haben, während sein Gewicht weit über einer Tonne liegen würde. Im April 2012 spricht Bye von Bestrebungen, in 18 Monaten Falltests des SRV, und innerhalb von drei Jahren Flugtests mit dem kompletten System durchzuführen.


Berechtigterweise gute Presse erhält im Oktober 2011 die von Jay Godsall in Toronto, Ontario, gegründete Firma Solar Ship Inc., die seit einiger Zeit an der Entwicklung eines ganz besonderen Solar-Helium-Luftschiffes arbeitet, und mit diesem nun auch die ersten Testflüge durchführen kann.

Solar Ship Grafik

Solar Ship (Grafik)

Godsall hatte in den frühen 1990er Jahren damit begonnen, sich mit Luftschiffen zu beschäftigen, doch erst 2004, als er Prof. James DeLaurier von der University of Toronto trifft, lernt er das Konzept von Hybrid-Luftschiffen kennen. Die beiden Männer gründen daraufhin im Jahr 2006 die neue Firma, mit DeLaurier als leitender Luftfahrtingenieur.

Der nun erstmals gezeigte Prototyp verbindet die Vorteile von Luftschiffen und Flugzeugen, indem er beide Formen des Auftriebs nutzt. Die Heliumfüllung in der Tragfläche erzeugt ebenso Auftrieb (~ 50 %) wie deren aerodynamische Form. Dank des Heliumauftriebs kann der hybride Flieger auch auf unbefestigtem Gelände starten und landen, weshalb als Zielmarkt für die Luftschiffe eine Branche mit logistischen Kopfschmerzen ist: Hilfsorganisationen, die in Ländern ohne Straßen medizinische Güter transportieren oder die Opfer von Erdbebens ohne funktionierende Landebahnen erreichen wollen. Den Antrieb der Luftflundern übernehmen elektrische Propeller, die aus Solarzellen auf der Oberseite der Tragflächen gespeist werden. Der Prototyp ist damit allerdings noch nicht ausgestattet.

Die Firma plant, die Schiffe in drei Größen zu bauen. Das kleinste Modell mit der Bezeichnung Caracal kann eine Nutzlast von 200 – 1.000 kg mit maximal 70 km/h über eine Distanz von 1.000 km transportieren und benötigt eine Start- und Landebahn von etwa 100 m Länge. Das größere Modell Chui soll rund 2 - 15 t Nutzlast über 3.000 km transportieren können und 100 km/h erreichen, benötigt aber eine rund 200 m lange Start- und Landebahn. Das größte Modell Nanuq schließlich ist für Nutzlasten von 10 - 100 t ausgelegt, soll eine unbegrenzte Reichweite haben und bis zu 120 km/h schnell werden. Dafür sind zum Start 600 m nötig (jeweils im voll beladenen Zustand).

Die Namen stammen aus der Tierwelt: Der Caracal ist eine schnelle Wildkatze, die in ganz Afrika bekannt ist, Chui (choo-ee) ist das Swahili-Wort für den Leoparden, und der Inuktitut-Name für den Eisbär, Nanuq, bedeutet soviel wie ,ein Tier, das großen Respekt verdient’.

Eine im Dezember 2012 gestartete Croudfunding-Kampagne auf indiegogo.com verläuft allerdings nicht sehr erfolgreich: Statt der erhofften einen Million kommen nur 11.000 $ zusammen. Und eigentlich sind für 2012 und 2013 weitere Demonstrationen des Blimp-Flugzeugs geplant, die später aber auf den Sommer 2014 verschoben werden. Weitere Neuigkeiten gibt es bislang nicht.


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. Jahrhundert, der sich an Fullers Ideen anlehnt und auch Passing Cloud heißt.

Passing Cloud Montage

Passing Cloud (Montage)

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.


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 dazu.

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

Die gezeigte Studie ist 65 m lang und kann 216 und 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.


Im Dezember 2012 startet ein in Arizona beheimatetes PhotonFlightTeam eine Spendenaktion 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 testen, und 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.

Photonship Grafik

Photonship (Grafik)

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.

Die Außenschale des Luftschiffs besteht aus flachen und starren Platten aus Leichtaluminium in Form gleichschenkliger Dreiecke, die zu einer geodätischen Kuppel-artigen Struktur zusammengesetzt werden, wobei der obere Teil mit Solarzellen bedeckt wird.

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 IndieGoGo, kann das Team einen Erfolg verbuchen.


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 über Shanghai den Himmel 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.

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

Weltraum-Sonnensegel


Um 1616 beobachtet Kepler den Einfluß von Licht auf Kometenschweife, doch erst die Arbeiten von Maxwell zum Elektromagnetismus 1873 können dieses Phänomen erklären.

Zwei französische Science Fiction-Autoren, Henry de Graffigny und Georges le Faure, stellen in ihrem 1889 erschienenen Roman Aventures Extraordinaires d’un Savant Russe das Konzept eines Raumschiffs mit einem großen Spiegel vor, das zu seinem Antrieb den Druck des Sonnenlichts sammelt. Überhaupt spiegelt sich bei dieser Technologie die gegenseitige Beeinflussung futuristischer Visionen und ingenieurtechnischer Umsetzungen höchst eindrucksvoll wieder.

Tatsächlich können – wie bei den durch Wind angetrieben Segelschiffen – auch im Weltall große Segel entfaltet werden, die mit ihrem extrem dünnen reflektierenden Material auf den sehr viel schwächeren, aber nie versiegenden Schub des Teilchenstroms reagieren, der vom Sonnenlicht ausgeübt wird (Solarwind o. Sonnenwind).

Dies erlaubt einem Solarsegler, nahezu ohne Begrenzungen Kurs durch das Sonnensystem zu nehmen. In Erdentfernung übt das Licht der Sonne einen Schub von 9 Mikro-Newton auf jeden Quadratmeter Segel aus, entsprechend 900 g Masse auf jeden Quadratkilometer. Die Energie wird hierbei ohne Zwischenspeicherung direkt umgesetzt.

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

1915 werden in Rußland die ersten ernsthaften Überlegungen zum photonischen Antrieb von Yakov Pelerman veröffentlicht, und 1924 entwerfen die russischen Raumfahrtpioniere Konstantin Ziolkowski und Friedrich Zander das erste Sonnensegel-Konzept.

Der Luftfahrtingenieur Carl Wiley beschreibt im Mai 1951 in einem wissenschaftlichen Artikel (und unter dem Pseudonym Russell Saunders) des Astounding Science Fiction Magazin die ,Clipper Ships of Space’, und 1955 entwickelt Hermann Oberth das Konzept von Spiegeln im All, das er in seinem Werk ,Menschen im Weltraum’ beschreibt.

Solar Butterfly

Solar Butterfly

Das Design eines Solar Butterfly mit einem abweichenden solar-elektrischem Antrieb erscheint im Januar 1956 in einem längeren Artikel des US-Magazins Mechanix Illustrated – also zu einer Zeit, in der weder die USA noch die damalige UdSSR schon einen Satelliten in der Umlaufbahn hatten. Der Vorschlag des deutschstämmigen Raketenexperten Dr. Ernst Stuhlinger bezieht sich auf einen Ionen-Raumschiffantrieb mit elektrisch erzeugtem Cäsium- oder Rubidium-Dampf, dessen Energiebedarf von insgesamt etwa 8 MW durch 40 große Solar-Parabolspiegel von jeweils 15 m Durchmesser erzeugt werden soll. Ein derartiges Raumschiff würde etwa 250 t wiegen und 10 Personen plus 250 t Nutzlast transportieren können. Die Reisezeit aus dem Erdorbit bis zum Mars würde ein Jahr betragen.

Mitte der 1950er Jahre stellt auch der französische Schriftsteller Pierre Boulle in seinem SF-Buch ‚Der Planet der Affen’ Sonnensegler vor, die in der späteren Verfilmung leider nicht vorkommen. Der Ausdruck Sonnensegler erscheint erstmals 1958 in einem Artikel des US-Magazins Jet Propulsion, in dem der amerikanische Ingenieur Richard Gamin auch technische Berechnungen eines derartigen Antriebssystems veröffentlicht – und damit u.a. auch den später berühmten SF-Autor Arthur C. Clarke (Space Oddity 2001) zu dessen 1964 erschienenen Kurzgeschichte ,The Wind from the Sun’ inspiriert, in welcher es um eine Sonnensegler-Regatta von der Erde zum Mond geht. Die ursprünglich ,Sunjammer’ genannte Story erscheint in der Märzausgabe des Magazins Boy’s Life, dem Periodikum der Boy Scouts of America.

Weitere SF-Geschichten und Romane, in denen Solarsegel vorkommen, sind übrigens ,The Lady Who Sailed The Soul’ (1960) und ,Think Blue, Count Two’ (1963) von Cordwainer Smith (Pseudonym von Paul M. A. Linebarger), ,Sail 25’ von Jack Vance (1962), ,A Mote in God’s Eye’ von Larry Niven und Jerry Pournelle (1974, dt.: Der Splitter im Auge Gottes, 1977), ,Sunjammer’ von Poul Anderson (1964), ,Windhaven’ von George R. R. Martin und Lisa Tuttle (1981, dt.: Sturm über Windhaven, 1985) sowie ,Flight of the Dragonfly’ von Robert L. Forward (1984, dt.: Der Flug der Libelle, 1985).

Bei Forward kommt eine Linse von der Größe des Staates Texas (eine sogenannte Fresnel-Zone) zwischen Saturn und Neptun vor, die das Licht von mehreren Tausend um den Merkur kreisenden Sonnenkollektoren bündelt. Diese solargepumpten Laser haben eine Sammelleistung von 65 GW.

In Larry Nivens ,Tales of Known Space’ (1975) werden Lichtsegel wiederum verwendet um Raumschiffe so stark zu beschleunigen, daß interstellare Staustrahltrichter genutzt werden können. Nivens Lichtsegel werden fast immer von riesigen Lasern angetrieben, die entweder auf Schienen auf dem Merkur oder auf Asteroiden im Gürtel zwischen Erde und Mars plaziert sind.

Ted Cotter schlägt 1958 am Los Alamos Scientific Laboratory die Entwicklung eines rotierenden Solarsegels vor, was dem Time Magazine ein Editorial mit dem Titel ,Trade Winds in Space’ wert ist. Die Rotation wird als ein Mittel zur Stabilisierung eines Segels ohne Struktur betrachtet, doch die Mechanismen für die Kontrolle erweisen sich als sehr kompliziert.

Zu den weiteren Aktivisten der Bewegung gehört der Physiker Robert Forward, der die Solarsegel-Idee auf interstellare Flüge ausdehnt und auch erste Konzepte für Laser-Segel und Mikrowellen-Segel entwirft, Jerome Wright, ein Ingenieur am Battelle Memorial Institute, sowie Philippe Villers, der 1960 seinen Master am Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit einer Arbeit über Solarsegel abschließt.

1970 wird die Wirkung des Solar-Drucks zur Ausrichtung der Sonde Mariner 10 während ihres Fluges zur Venus und zum Merkur genutzt, wobei der Druck auf kleine Platten, die wie Schaufeln in unterschiedlichen Winkeln zur Sonne geneigt sind, die Sonde in eine (gewünschte) Rotation versetzt.

Als NASA und ESA 1973 über das Rendezvous eines Raumfahrzeugs mit dem Halleyschen Kometen im Jahr 1986 nachdenken, wird ein Forschungsprogramm für Sonnensegler initiiert, das 1977 aus finanziellen Gründen allerdings wieder fallengelassen wird. Mitverantwortlich für das neuerwachte Interesse der NASA an Solarsegeln ist der bereits o.e. Gamin.

Mehrere Wissenschaftler und Techniker des Jet Propulsion Laboratory (JPL) gründen daraufhin 1979 die World Space Foundation (WSF) mit dem Ziel, die technische Durchführbarkeit des Sonnensegelns zu beweisen.

1981 schließen sich in Europa mehrere Raumfahrt-Profis mit Interesse an Sonnenseglern zusammen, um die Union pour la Promotion de la Propulsion Photonique (U3P) zu gründen, deren Ziele denen der World Space Foundation gleichen. Die Initiatoren stammen hauptsächlich aus den französischen, staatlichen Forschungsunternehmen Office National d’Études et de Recherches Aérospatiales (ONERA) und Centre National d’Études Spatiales (CNES).

1982 folgt die Gründung einer ähnlichen Institution in Japan. Hier wird die Solar Sail Union of Japan (SSUJ) von den Ingenieuren des Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) gegründet.

Von 1985 stammt ein Comic von Olivier Boisard, einem Mitglied der U3P, das auf der o.g. Kurzgeschichte von Arthur C. Clarke beruht (dort unter Solar Sails Gallery / The Comic Strip). Boisard zeichnet auch eine ganze Reihe von Solarsegelkonzepten und -designs, die auf der U3P-Seite zu sehen sind.

Solarsegel-Raumschiff Grafik

Solarsegel-Raumschiff
(Grafik)

Das Buch ,Starsailing: Solar Sails and Interstellar Travel’ von Louis Friedman erscheint 1988. Er ist Mitinitiator der 1980 zusammen mit Carl Sagan und Bruce Murray gegründeten Planetary Society, die keine staatliche Raumfahrtorganisation ist, sondern eine gemeinnützige Organisation zur Förderung der Erforschung des Sonnensystems und der Suche nach außerirdischem Leben (s.u.).

1991 tritt der U3P eine spanische Gruppe namens Comision Vela Solarbei, mit dem Plan, schon 1992 ein Solarsegel zu entwickeln und zu bauen. In Paris wird daraufhin das Earth Moon Race Committee gegründet, um die Idee einer Sonnensegler-Regatta zwischen Erde und Mond zu verwirklichen.

Zum 500. Jahrestag der Entdeckung Amerikas durch Christopher Kolumbus schlägt der amerikanische Ökonom Klaus Heiss 1992 vor, eine Sonnensegel-Regatta von der Erde zum Mars zu organisieren, deren Wendeboje der Mond sein soll. Teilnehmen sollen drei Solar-Segler – weil Kolumbus ebenfalls mit drei Schiffen unterwegs gewesen war. Für die USA soll das Solar Sail Race Vehicle der World Space Foundation ins Rennen gehen, das mit seinem silberbedampftem 3.000 m2-Kunststoffsegel an einen quadratischen Kinderdrachen erinnert, sowie der nur 20 kg wiegende Heliogyro-Segler des MIT mit acht Segelblättern von jeweils 170 m Länge.

Technisch führend scheint allerdings das Modell der englischen Firma Cambridge Consultants zu sein, deren Segel sich scheibenförmig um die Nutzlastkapsel auffaltet und bei 276 m Durchmesser eine Rekordfläche von 60.000 m2 erreicht. Dank verstellbarer Rippen kann das Segel außerdem Schüssel- oder Sattelform annehmen.

Enttäuschenderweise finden sich keine Sponsoren für den Columbus 500 Space Sail Cup, und die Klipper werden nicht gebaut.

1993 und 1999 werden an der russischen Raumstation MIR (1986 – 2001) die Entfaltungsmechanismen von Sonnensegeln getestet, die aus einer 2 m2 großen dünnen Folie bestehen, doch die Ergebnisse sind unbefriedigend.

Das Deutsch-Europäische Projekt Solar Sail von DLR und ESA zeigt 1999 bei einer Bodendemonstration die Entfaltung eines 20 × 20 m großen Sonnensegels. Die Entwicklung besteht aus zwei Kohlefaser-Halbschalen mit zusammengeklebten Rohren, die aufgerollt transportiert werden. Zum Entfalten der Mylar- oder Kaptonsegel werden die Rohre per Elektromotor ausgerollt, wobei sie ihre ursprüngliche Steifigkeit wieder erhalten.

2006 wird eine erfolgreiche Demonstration im Orbit mit einem Solarsegel von 28 m Spannweite durchgeführt.

Solar Sail des DLR

Solar Sail des DLR

2010 hat die ESA Vorstudien zu GeoSail abgeschlossen, einem Konzept zur Erforschung der Erdmagnetosphäre. Eine Realisierung ist bislang noch offen.

Das Solarsegel-Projekt der DLR und der ESA Gossamer-1 betrifft eine Mission zur Technologie-Demonstration, die in drei Stufen angegangen werden soll. Für 2013 ist der Start eines 5 x 5 m großen Segels geplant, dessen Entfaltung in 320 km Höhe von vier Kameras dokumentiert werden soll. Gossamer-2, ein Segel mit den Maßen 20 x 20 m, soll 2014 rund vier Wochen lang in 500 km Höhe getestet werden, während 2015 die Sonde Gossamer-3 ihr 50 x 50 m großes Solarsegel in einem Orbit oberhalb von 10.000 km Höhe entfalten und anschließend einen Vorbeiflug am Mond absolvieren soll.

Die Missionsplanung des Weltraumseglers Cosmos 1 der privat finanzierten amerikanisch-russischen Forschungsgesellschaft Planetary Society in Pasadena beginnt im Jahr 2000, kostet 3,3 Mio. € und wird mit Sponsorengeldern finanziert. Die am Babakin Space Center gebaute 100 kg schwere Sonde soll in einem 800 km hohen Orbit eine neue Sonnensegel-Antriebstechnik testen. Ihre acht dreieckigen und jeweils 15 m großen Segel aus Aluminium-beschichtetem Mylar (= Polyethylenterephthalat, wie bei sogenannten Rettungsdecken verwendet) sind wie die Blätter eines Hubschraubers angebracht und frei beweglich. Das Material ist 5 µm dick (etwa 20 Mal dünner als ein menschliches Haar) und gilt derzeit als das leichteste bekannte Gewebe bei höchster Festigkeit.

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

Im Rahmen des Projekts LightSail will die Planetary Society Ende 2010 endlich zeigen, daß Sonnensegel eine reale und praktikable Möglichkeit für die Raumfahrt sind. Die Sonde LightSail-1 mit einem Gewicht von rund 5,5 kg und einer Segelfläche von etwa 32 m2 Mylar soll in einer Flughöhe von 800 km zeigen, daß ein Sonnensegler kontrolliert in Erdnähe operieren kann. Mit dem LightSail-2 will man später weiter ins Sonnensystem hinaus fliegen, und LightSail-3 soll bereits wissenschaftliche Arbeit leisten und vor Sonnenstürmen warnen. Das neue Sonnensegel-Projekt wird durch eine anonyme Mehrmillionen-Dollar-Spende gefördert.

Ein UltraSail genanntes System wird wiederum 2003 von der in Champaign, Illinois, beheimateten Firma CU Aerospace in Zusammenarbeit mit einem Team der University of Illinois konzipiert. Es handelt sich um ein sehr großes und extrem leichtes Sonnensegel-Konzept von mehreren Quadratkilometern Fläche, das mit seinen rotierenden ‚Blättern’ eine Vielzahl von interplanetaren und Lagrange-Punkt- Missionen möglich machen soll. Das Unternehmen und die Universität werden damit beauftragt, ein Low-Cost-Flugexperiment auf Grundlage des UltraSail-Konzepts vorzubereiten. Das CubeSail genannte Experiment soll zwei CubeSat-Satelliten nutzen, um in der Umlaufbahn ein 20 m2 großes Sonnensegel zu entfalten und die Funktionstüchtigkeit der neuen Technologie zu belegen. Der Start des ersten CubeSat ION-1 der University of Illinois im Jahr 2006 geht allerdings schief und die Rakete stürzt ab. Der Test eines weiterentwickelten ION-2 Satellit (später: IlliniSat-2) wird für 2009 angesetzt, später jedoch verschoben.

Die japanische Raumfahrtagentur ISAS (später: JAXA) führt im August 2004 einen erfolgreichen Test zur Entfaltung zweier Sonnensegel während eines suborbitalen Flugs durch. Es besteht übrigens eine gute Zusammenarbeit zwischen der JAXA und der Planetary Society.

Die vom Uchinoura Space Center bei Kagoshima aus gestartete S-310 Trägerrakete hat zwei Systeme mit 7,5 µm dicker Folie mit an Bord. Rund 100 Sek. nach dem Start und in einer Höhe von 122 km entfaltet sich ein Segel mit Kleeblatt-Form, gefolgt von einer Rotorblatt-Form 230 Sek. nach dem Start und in einer Höhe von 169 km. Beide Experimente verlaufen erfolgreich.

Rotorblattförmige Segel (Heliogyro) sind aus schmalen Rotorblättern aufgebaut, die eine Länge von mehreren Kilometern haben können. Sie sind ebenfalls spinstabilisiert, was ihnen die nötige Formfestigkeit während des Fluges garantiert. Zudem können einzelne Rotorblätter mit Hilfe des Lichtdrucks zur präzisen Lageregelung genutzt werden.

Erstmal erfolgreich zum Einsatz kommt ein Sonnensegel bei der im Mai 2010 gestarteten japanischen Raumsonde Ikaros (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun), die zur Erprobung dieser Antriebsform dient. Sie startet an Bord einer H-IIA-Trägerrakete vom Weltraumzentrum Tanegashima im Süden Japans.

Ikaros Design Grafik

Ikaros Design

Das neu entwickelte Segel der japanischen Weltraumagentur JAXA geht dabei weit über die vorangegangenen Konzepte hinaus: Auf dem 7,5 µm dicken, viereckigen Kunststoffsegel mit einer Kantenlänge von 14 m sind auch Staubsensoren sowie Dünnschichtsolarzellen zur Stromversorgung angebracht. Außerdem gibt es hauchdünne Flüssigkristallbildschirme, die ihre Reflektionseigenschaften verändern können. Damit läßt sich das Segel in die gewünschte Position zur Sonne hin drehen.

Der Bau der Ikaros hat 16 Mio. $ gekostet und der Flugverlauf wird laufend in einem Blog festgehalten (leider nur in Japanisch).

Anfang Juni wird das Segel erfolgreich entfaltet und mittels Drehung (bis zu 20 U/m) flach gehalten, was durch vier an den Spitzen des Segels angebrachte Massen erleichtert wird. Der Einsatz erfolgt in zwei Stufen. Während der ersten Phase wird das Segel statisch eingesetzt, und während der zweiten Stufe dynamisch. Diese Methode ist mit einem einfacheren und leichteren Mechanismus realisierbar als herkömmliche Mast oder Baum-Strukturen, die starre Strukturelemente benötigen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich Ikaros bereits 7,7 Mio. km weit von der Erde entfernt. Im Juli bestätigt die JAXA, daß sowohl die Lagesteuerung als auch die Stromproduktion der Solarzellen zufriedenstellend funktionieren. Die Reise soll die 270 kg schwere Solarsegel-Sonde in sechs Monaten an der Venus vorbeiführen, bevor sie die Sonne umrundet und in Richtung Erde zurückkehrt.

Ikaros Segel

Ikaros Segel

Verläuft die Mission auch weiterhin so gut, wollen die Forscher in einigen Jahren ein zweites Sonnensegel, dann mit 50 m Durchmesser, ins All schicken – zum Jupiter und zu den Trojaner-Asteroiden, und möglicherweise mit einem solarbetriebenen Ionen-Antrieb.

Ein solcher Antrieb wird u.a. von dem US-Unternehmen QinetiQ entwickelt, das damit 2014 eine ESA-Sonde namens BepiColombo bis zum Merkur bewegen will. Dabei liegt die Wichtigkeit des Einsatzes nicht so sehr in der Beschleunigung zum erreichen des sonnenächsten Planeten, sondern in der Möglichkeit, mittels dieser solar-elektrischen Technologie und der starken Sonneneinstrahlung effektiv abbremsen zu können. Für den Bau des Satelliten erhält das Unternehmen 23 Mio. £ vom Auftraggeber EADS Astrium.

Auch eine weitere Technologie soll an dieser Stelle vorgestellt werden.

Ende August 2010 startet vom Uchinoura Space Center aus eine S-520-25 Trägerrakete der JAXA, um während eines rund 10-minütigen Fluges eine Methode zu testen, die es Raumschiffen eines Tages ermöglichen könnte, das irdische Magnetfeld zur Energiegewinnung zu nutzen bzw. Weltraummüll einzusammeln. Um das Prinzip der elektrodynamischen Seile (Electro-Dynamic Tethers, EDT, im Prinzip sehr lange und leitende Drähte) zu erforschen, setzt die Rakete in 309 km Höhe ein 200 m langes und 2,5 cm breites, metallisches Gummiband aus. Dieses bewegt sich durch das Magnetfeld der Erde, wobei Spannung erzeugt wird. Der Leiter erzeugt dabei selbst ein Magnetfeld, das dem der Erde entgegengesetzt ist. Dadurch kommt es zu einer Abbremsung des gesamten Systems. Mit einem EDT kann die Bahn eines Flugkörpers verändert werden, was man ja auch mit dem Weltraummüll machen möchte.

Das EDT Projekt namens T-Rex (Tether Technologies Rocket Experiment) wird von Hironori Fujii vom Kanagawa Institute of Technology in Tokio geleitet. Ein längerer Demonstrationsflug ist für 2013 oder 2014 geplant.

Tethers sind schon zuvor im Weltraum getestet worden, jedoch mit unterschiedlichem Erfolg. Ein Tethered Satellite System (TSS) wird 1992 von der Raumfähre aus eingesetzt, verhakt sich aber und kann nicht weiter ausgerollt werden. Ein erneuter Versuch 1996 scheitert ebenfalls, da das Band reißt bevor es sich in vollem Umfang entfalten kann. Auch zwei Versuche im Jahr 2007 gehen schief. Bei dem Experiment Multi-Application Survivable Tether (MAST) gelingt es nicht, das Band auszusetzen, und bei dem Young Engineers Satellite 2 (YES2) wird der Riemen zwar voll entfaltet, reißt dann aber ab.

Den allgemeinen technischen Zwischenstand 2005 kann man wie folgt zusammenfassen:

Für die Schubkraft einer kleinen Mondsonde (0,07 N) benötigt man eine Segelfläche von 9.000 m2. Es ist sinnvoll, Sonnensegel mit einer spiegelnden Schicht zu versehen, da reflektiertes Licht infolge der doppelten Impulsübertragung einen größeren Druck ausübt. Bislang werden insbesondere die Kunststoffe Mylar und Kapton verwendet, die beide sehr dünn, leicht und widerstandsfähig sind. Kapton ist zudem UV-beständig, was bei sonnennahen Missionen entscheidend ist.

Auch andere Materialien befinden sich bereits in der Entwicklung, wie z.B. Aluminium, das mit Löchern etwas kleiner als Lichtteilchen versehen werden soll. Dadurch kann viel Material und Gewicht eingespart werden. Allerdings ist Aluminium alleine zu fragil, um starken Kräften standhalten zu können. Hierfür besser geeignet sind Karbonfasern oder Graphen, die durch ihre Knitterfreiheit auch Glättungsmechanismen nach der Entfaltung überflüssig machen.

Unter den sechs sogenannten Centennial Challenges der NASA 2006, bei denen Preisgelder zwischen 0,5 und 5 Mio. $ zu gewinnen sind, gibt es auch einen Station-Keeping Solar Sail Challenge zur Entwicklung neuer Raumfahrzeuge mit Solar-Segel-Antrieb. Der Wettbewerb ist in zwei Kategorien unterteilt: 2,5 Mio. $ erhält, wer als Erster mit einem Solar-Fahrzeug einen Streckenverlauf im All mit definierter Mindestbeschleunigung absolviert. Ziel ist der rund 1,5 Mio. km von der Erde entfernte Lagrange-Punkt L1. Ebenfalls 2,5 Mio. $ bekommt, wer als Erster eine Zielregion ober- oder unterhalb des Lagrange-Punktes L1 erreicht und diesen Punkt 90 Tage fixiert.

Ein entsprechendes Konzepte ist bereits durchgerechnet worden: Ein 67 x 67 m großes Solarsegel würde ausreichen, einen Sonnensatelliten quasi am inneren Lagrange-Punkt festzunageln – womit die Vorwarnzeit für schwere Sonnenstürme verdoppelt werden könnte.

Überraschenderweise ist später nichts mehr darüber zu erfahren... während das Wissenschafts- und Technologiebüro des Weißen Hauses im September 2010 eine neue Website veröffentlicht (challenge.gov), auf dem die Preise und Herausforderungen der staatlichen Agenturen bekanntgegeben werden – darunter auch die der NASA.

Schon Mitte 2008 will ein Team um Edward ‚Sandy’ Montgomery vom Marshall Space Flight Center der NASA gemeinsam mit einer Gruppe um Elwood Agasid vom Ames Research Center ein Solarsegel namens NanoSail-D in den Orbit bringen – pünktlich zum 50jährigen Jubiläum der NASA. Es soll das erste voll entfaltete Sonnensegel im All werden, und der seitens des Polytechnikum der University of California entwickelte Poly Picosatellite Orbital Deployer (P-POD), der das Segel aussetzt, damit auch das erste Raumfahrzeug, das den Solar-Druck als primäres Mittel zur Lageregelung oder zum orbitalen Rangieren nutzt.

Ausgefaltetes NanoSail-D

Ausgefaltetes NanoSail-D

Die Struktur besteht aus Aluminium und einem speziellen Kunststoff, wobei das ganze Raumschiff weniger als 5 kg wiegt. Komplett geöffnet breitet sich das drachenförmige, lichtfangende Segel über eine Fläche von etwa 100 Quadratfuß aus. Mit dem Fehlstart der Falcon 1 Rakete des privaten Raumfahrtunternehmens SpaceX ist das Projekt jedoch leider ein Mißerfolg.

Der nächste Versuch erfolgt Ende 2010, als eine Minotaur IV Trägerrakete die Sonde NanoSail-D in einen 640 km hohen Orbit befördert. Dort soll das System 70 bis 120 Tage lang getestet werden. Anschließend will man versuchen, es auf einen niedrigeren Orbit zu steuern um mehr über die Rückführungsmöglichkeit von Weltraumschrott mit dieser Methode zu lernen. Das Experiment ist Resultat gemeinsamer Bemühungen der NASA, der University of Alabama, des von Braun Center for Science and Innovation Space in Huntsville, Alabama, der Firma Dynetics Inc., ebenfalls in Huntsville, sowie anderer lokaler Unternehmen.

Die NASA-Ingenieure arbeiten derweil bereits an einer 3. Version namens FeatherSail.

Am 6. Dezember 2010 wird der NanoSail-D Nanosatellit (Gewichtsklasse 1 kg bis 10kg) erfolgreich von dem Mikrosatellit FASTSAT (Fast, Affordable, Science and Technology Satellite) ausgestoßen. Es ist das erste Mal, daß die NASA einen P-POD an einen Mikrosatelliten (Gewichtsklasse 10 kg bis 100 kg) anbaut. Der mit insgesamt 6 wissenschaftlichen Nutzlasten ausgestattete FASTSAT war im Rahmen der STP-S26 Mission der NASA und dem U.S. Department of Defense Space Test Program am 19. November von Kodiak Island in Alaska aus gestartet worden.

Eigentlich soll sich das Segel drei Tage nach dem Ausstoß vollautomatisch auf seine Fläche von 100 Quadratfuß entfalten, wofür es nur 5 Sekunden braucht. Doch auch dieser Versuch läuft nicht problemlos ab.

Zum Zeitpunkt dieses Updates, am 12. Dezember 2010, gibt es keinen Kontakt zu der Sonde, und bislang liegt noch keine eindeutige Bestätigung dafür vor, daß der Ausstoßvorgang erfolgreich verlaufen ist, auch wenn die Telemetriedaten dies nahelegen. Der FASTSAT Mikrosatellit und die restlichen fünf Experimente an Bord funktionieren dagegen wie geplant.

NanoSail-D Lichtspur am Himmel

NanoSail-D Lichtspur

[Anm: Am 20. Januar 2011 geben die NASA-Ingenieure bekannt, daß sich das Segel zu ihrer Überraschung nun doch ,spontan’ vom FASTSAT getrennt und sich nach drei Tagen planungsgemäß entfaltet habe. Nun soll es 120 Tage lang in einer orbitalen Höhe von 650 km verbleiben. Im Februar gibt es sogar ein Foto, auf dem die Lichtspur des NanoSail-D zu sehen ist.]

Ab 2008 plant das Finnische Meteorologische Institut den Bau eines elektrischen Sonnensegels (electric solar wind sail o. electric sail), das die Erde immer schneller umkreisen soll, um die damit erreichbare Beschleunigung herauszufinden. Eine mögliche Mission für dieses Raumfahrzeug wäre ein Flug aus dem Sonnensystem hinaus, um Gas, Staub, Plasma und Magnetfelder im ungestörten interstellaren Raum zu messen.

Bei diesem radikal anderen Ansatz für Sonnensegel, einer 2006 von Dr. Pekka Janhunen aus dem Kumpula Space Centre gemachten Erfindung, werden lange metallische Verbindungen und eine Elektronenkanone zu einem elektrischen Segel verbunden, das sich sehr von den bisherigen Vorschlägen unterscheidet und mehr wie eine Antenne aussieht.

Electric Sail Grafik

Electric Sail (Grafik)

Eine Version in voller Größe würde aus bis zu 100 Stück 25 µm dünnen und jeweils 20 km langen Drähten bestehen, die mittels einer solarbetriebenen Elektronenkanone mit einigen 100 W Leistung auf einem hohen positiven Potential von etwa 20 kV gehalten werden. Dieses elektrische Feld verwandelt die Drähte in 50 m breite Segel, die den Sonnenwind nutzen können. Man schätzt, daß ein 20 km langer ‚Solardraht’, der nur ein paar hundert Gramm wiegt, einem Segel von 1 km2 Fläche entsprechen würde.

Die Arbeiten an dem elektrischen Segel werden von der Finnischen Akademie und privaten Stiftungen finanziert. Im November 2010 gewinnt das elektrische Segel den Finnischen Quality Innovation Prize für zukünftige Innovationen.

Im Rahmen eines EU FP7 Projekts (2011 - 2013) sollen Labor-Prototypen der wichtigsten Komponenten des E-sail entwickelt werden. Das Projekt umfaßt fünf Länder, neun Institute und hat ein Budget von rund 1,7 Mio. €. Ziel ist ein Prototyp mit 8 km langen Drähten, der auf einen hohen Erdorbit gebracht werden soll. Schon für 2012 ist im Rahmen eines studentischen Projekts der Start eines ESTCube-1 Satelliten mit einem 10 m langen Testdraht geplant.

Zusammen mit dem weltweit führenden Luft- und Raumfahrt Unternehmen EADS-Astrium und der ESA entwickeln Forscher der University of Surrey 2009 ein Solar-Segel mit dem Namen CubeSail (zuvor auch NanoSail genannt), das 2011 zu seinem ersten Einsatz kommen soll. Der nur 10 x 10 x 30 cm kleine, 3 kg leichte und vor allem günstige Kleinsatellit soll im Wesentlichen zwei Aufgaben erfüllen. Zum einen soll er bei der Beseitigung der bislang auf 5.500 t angewachsenen Menge Weltraumschrott helfen, und zum anderen könnte er notwendige Bahnkorrekturen anderer Satelliten unterstützen.

Im Erdorbit wird er ein 25 m2 großes Segel aus Spezialpolymer entfalten, und sich an dort befindlichen Weltraummüll, wie alte Satelliten oder Raketenteile, ankoppeln, wodurch sich deren Reibungswiderstand erhöht. Dadurch verringert sich die Geschwindigkeit, und das Objekt verglüht früher in der Erdatmosphäre, nachdem das CubeSail sich wieder von ihm gelöst hat.

Durch Ausnutzung des Sonnenwindes kann das System auch an Satelliten andocken und deren Bahn ohne den Verbrauch von Treibstoff korrigieren. Das Projekt kostet etwas mehr 1 Mio. € und die Wissenschaftler hoffen, daß es etwa ab 2013 möglich sein wird, den im Weltraum herumfliegenden Müll mit einem CubeSail zu versehen und damit langsam mit dem Aufräumen im Orbit zu beginnen.

Auf der 5. Europäischen Konferenz zum Thema Weltraumschrott in Darmstadt im April 2009 wird ein Segeldesign mit einer Fläche von 350 m2 und einem zusammenklappbaren 12 m Mast vorgestellt, das möglicherweise schon 2011 mit einer Ariane 5 Trägerrakete in den Orbit geschossen werden soll. Für den Mast selbst gibt es mehrere Alternativen: Die einfachste wäre ein gewebtes Polymer- und Aluminiumrohr, das durch Stickstoff aufgeblasen wird. Ein weiteres Verfahren beinhaltet die Verwendung einer Röhre aus einem Polymer-Verbundwerkstoff, die durch die UV-Strahlen aushärtet, nachdem sie mit Stickstoff aufgeblasen wird. Ein dritter Entwurf nutzt Epoxydharz, das durch Verdampfung des Lösungsmittels aushärtet. Ein weiteres Projekt der University of Surrey läuft unter dem Namen DeorbitSail.

ISSS Poster 2010

ISSS Poster 2010

Im Juli 2010 findet am New York City College of Technology der City University of New York in Brooklyn das mehrtägige 2. International Symposium on Solar Sailing statt.

Im September 2010 schlagen Joel Poncy und sein Team bei der Firma Thales Alenia Space vor, den Transport großer Datenmengen, die bei Missionen zu entfernten Planeten und anderen Himmelskörpern gewonnen werden, mittels sogenannten Data Clippern zu bewerkstelligen. Diese sollen auch von Solarsegeln angetrieben werden.

Ein Data Clipper ist ein wendiges, solarbetriebenes Raumschiff, das wissenschaftliche Daten sammelt und diese beim Vorbeiflug an der Erde zur Bodenstation sendet. Bislang bildet die Übermittlung dieser Daten seitens konventioneller Orbiter einen signifikanten Flaschenhals, so daß die Übersendung der vielen Terabytes einer hochauflösenden Karte des Jupitermondes Europa beispielsweise, selbst beim Gebrauch einer sehr großen Antenne, mehrere Dekaden Zeit erfordern würde. Das Unternehmen plant, den ersten Clipper Ende 2020 starten zu können.

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

Neben der konventionellen Solarsegel-Technologie gibt es noch weitere, die an dieser Stelle erwähnt werden sollen.

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

Der Vorteil eines solchen Segels wäre die große Nutzfläche – man denkt an Durchmesser von bis zu 15 km – fast ohne Materialeinsatz. Der Nachteil ist, daß ständig Plasma nachgeliefert werden muß, da es langsam aus dem Magnetfeld entweicht. Diese Methode wird als Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion (M2P2) bezeichnet. Eine gute Beschreibung findet sich ... in dem SF-Roman ,Saturn’s Children’ von Charles Stross (2008, dt.: Die Kinder des Saturn, 2009):

M2P2 steht in der Raumfahrt für das neue Antriebskonzept ‚Mini-Magnetospheric-Plasma-Propulsion’ – einer Variante des Sonnenwindseglers, die derzeit entwickelt wird. Beim M2P2-Antrieb erzeugen die Raumsonden eine eigene Magnetosphäre, die im Sonnenwind wie ein Segel wirkt. Ein Elektromagnet erzeugt dabei ein ähnliches Magnetfeld wie das Erdmagnetfeld, in das dann ionisiertes Helium injiziert wird. So entsteht eine magnetische Blase im Sonnenwind, der die Sonde aus dem Sonnensystem herauskatapultiert.

Eine weitere Technologie namens Starwisp geht auf den bereits erwähnten Robert L. Forward zurück. Hierbei wird ein winziges interstellares Raumflugzeug, eben die Starwisp, von Mikrowellen angetrieben, die von einem solarbetriebenen Satelliten in der Erdumlaufbahn ausgesendet werden. Das Raumflugzeug würde hauptsächlich aus einem mit Mikroschaltkreisen belegten Netzsegel mit 1 km Durchmesser bestehen, das die Mikrowellenstrahlung einfängt und in Vortrieb umsetzt. Die Strahlleistung würde bis zu 100 GW betragen und das 4 - 5 g wiegende Raumfahrzeug 20 % der Lichtgeschwindigkeit erreichen lassen. Hierbei würde wiederum eine Fresnel-Zone zur Bündelung der Mikrowellenstrahlen genutzt (s.o.).

Ebenfalls für interstellare Reisen angedacht ist der Einsatz eines großen Laser-Arrays von beispielsweise 1.000 km Durchmesser, das wie die Starwisp Mikrowellensender in einer engen Umlaufbahn um die Sonne plaziert ist, um dort die benötigte Energie für den Betrieb abzapfen zu können. Je nachdem, wie weit das Ziel entfernt ist, soll die Leistung des Lasers-Arrays bis zu 43.000 TW betragen. Zum Vergleich: Der Gesamtenergieverbrauch der Erde beträgt gegenwärtig etwa 1 TW.

Wie groß das entsprechende Segel sein müßte, hängt alleine vom Reiseziel ab. Für eine Reise zum nächsten Stern, Proxima Centauri, in einer Entfernung von etwa 4,3 Lichtjahren, würde ein Segel von etwa 117 km Durchmesser benötigt werden. Für eine Mission zu den äußeren Bereichen der Anwendbarkeit von Lichtsegel-Systemen, also rund 40 Lichtjahre, wäre ein Segel mit 936 km Durchmesser erforderlich. Beide Zahlen gehen von einer 1000-Tonnen Nutzlast aus.

 

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


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