Wie kam das Raumschiff zu seinen „Flügeln“? Lesen Sie die Geschichte der Solarzellen in der Luft- und Raumfahrt in einem Artikel

Menschen, die sich für die Luft- und Raumfahrt interessieren, sind mit Solarzellen, die wir allgemein als „Solarflügel“ oder „Solarmodule“ bezeichnen, bestens vertraut. Die Luft- und Raumfahrt ist der erste Bereich, in dem der Mensch Solarenergie in großem Maßstab und umfassend nutzt. Ohne die jahrzehntelange Erforschung, Entwicklung und Anwendung der Luft- und Raumfahrttechnologie wäre die heutige riesige Photovoltaikindustrie möglicherweise nicht entstanden.

Solarzellen werden heute oft als Photovoltaikmaterialien bezeichnet. Obwohl einige Weltraumsonden bereits Radioisotopen als Energiequelle nutzen, setzt die überwiegende Mehrheit der Raumfahrzeuge – einschließlich jener, die auf der Mond- und Marsoberfläche landen – immer noch auf Solarzellen, weil diese sicher und zuverlässig sind, die Technologie ausgereift ist und keine Bedenken hinsichtlich einer nuklearen Verschmutzung bestehen. Bei der Erforschung des Weltraums können auch riesige Solaranlagen als Energiequelle genutzt werden, wobei der Antrieb auf dem Druck des Sonnenlichts beruht.

Die Solarmodule der Internationalen Raumstation sind die größten Photovoltaikmodule, die jemals im Weltraum eingesetzt wurden.

Derzeit werden von Menschen zwei Arten von Solarzellenmaterialien verwendet: Silizium und Galliumarsenid.

Wie werden Solarzellen in Raumfahrzeugen eingesetzt?

Die erste praxistaugliche Silizium-Solarzelle wurde im April 1954 von Bell Labs vorgestellt. Der anfängliche Wirkungsgrad lag bei lediglich 6 %. Da das Kerngeschäft von Bell Labs jedoch die Kommunikation war, wurden nicht allzu viele Forschungs- und Entwicklungsressourcen in Solarzellen investiert.

Der erste Chip, der 1954 von Bell Labs entwickelt wurde

Am 25. April 1954 gab Bell Labs der Öffentlichkeit bekannt, dass es erfolgreich Silizium-Solarzellen entwickelt habe. Zu dieser Zeit erwog das US-Militär insgeheim die Entwicklung und den Start eines Satelliten. Die Solarzellen von Bell erregten die Aufmerksamkeit von James O'Connell, dem Kommandeur des US Signal Corps. Bald darauf arrangierte O'Connell einen Besuch von Dr. Hans Ziegler, dem Chefforscher für Energieausrüstung beim U.S. Army Corps of Engineers, bei Bell Labs.

Dr. Ziegler war schockiert über das, was er bei Bell Labs sah. Nach dem Besuch sagte er seinen Kollegen: „Silizium-Solarzellen könnten sich zu einer wichtigen Stromquelle entwickeln. Wir könnten die Dächer aller Gebäude in unseren Städten mit Solarzellen ausstatten, genug, um den gesamten Strombedarf Amerikas zu decken.“

Dr. Ziegler

Ziegler und seine Mitarbeiter begannen sofort mit den Ermittlungen. Sie schrieben in dem Bericht, dass Solarzellen im Weltraum unabhängig von Bodenbeschränkungen wie Nacht und schlechtem Wetter betrieben werden könnten und dass „der Betrieb über der Erdatmosphäre eine ideale Umgebung für Solarkonverter bietet“. Solarzellen sind relativ leicht und Sonnenenergie kann im Weltraum rund um die Uhr als Treibstoff genutzt werden. Darüber hinaus halten Silizium-Solarzellen viele Jahre, im Gegensatz zu anderen Energiequellen, die in weniger als einem Monat leer sind. Sie kamen daher zu dem Schluss: „Für längere Betriebszeiten und ein geringes Gewicht ist das Photovoltaik-Prinzip am vielversprechendsten.“

Damals hatte die US-Marine den Wettbewerb zur Entwicklung des ersten amerikanischen Satelliten gewonnen. Die Marine hat jedoch kein Interesse an der Nutzung von Solarzellen, da diese „unkontrolliert“ seien und die industrielle Basis noch nicht vollständig etabliert sei. Ziegler war über die Entscheidung der Marine verärgert und um „die Menschheit so schnell wie möglich von dieser Erfindung profitieren zu lassen“, erzählte er einer Gruppe berühmter amerikanischer Wissenschaftler aus der Zivilbevölkerung, die für die Überwachung des noch jungen US-Weltraumprogramms verantwortlich waren, von der Idee der Solarzellen. Die Wissenschaftler stellten sich auf die Seite Zieglers und meinten, es sei „entscheidend, Solarzellensysteme im Weltraum einzusetzen“. Wissenschaftler drängten die Marine, ein solarelektrisches System für das Projekt Vanguard zu entwickeln.

Bell erteilte die Produktionslizenz an Spectrolab, das die erste Charge von Solarzellen-Arrays gemäß den Anforderungen des US-Militärs herstellte. Um zu testen, ob sie den Vibrationen und der Weltraumumgebung bei einem Weltraumstart standhalten, kapselten Ziegler und andere die Solarzellen in einer durch dickes Glas geschützten Box ein, installierten diese auf den Spitzenkegeln zweier Raketen und starteten sie in eine ausreichend große Höhe, um die Betriebsumgebung eines Satelliten zu simulieren.

Auf der Raketenspitze sind fünf Solarzellen installiert.

Bei beiden Starts funktionierten die Solarzellen einwandfrei. „Sie sind leistungsstark genug, um von Satelliteninstrumenten verwendet zu werden, und sie werden nicht durch die Oberflächenreibungstemperaturen beeinflusst, wenn die Rakete mit hoher Geschwindigkeit durch die Atmosphäre fliegt“, heißt es im Testbericht.

Doch die Marine war von dem erfolgreichen Test nicht beeindruckt. Die Marine hat öffentlich erklärt, dass zumindest die ersten vier Satelliten wahrscheinlich herkömmliche chemische Batterien als Energiequelle verwenden werden.

Im August 1957 steckte das Vanguard-Programm jedoch in einer Krise. Um einen schnellen Start zu ermöglichen, beschloss das US-Militär, zunächst eine Reihe simulierter Satelliten zu starten, die nichts weiter als einen Funksender enthielten. Ziegler sagte, der überarbeitete Plan biete „eine großartige neue Chance für Solarzellen“, da „eine beträchtliche Menge an Gewicht und Volumen ungenutzt bliebe“. Die Marine gab schließlich nach.

Nach mehreren Fehlversuchen erreichte 1958 der erste mit Solarzellen ausgestattete Satellit die Umlaufbahn. Die Marine hatte kein Vertrauen in Solarzellen und installierte daher einige chemische Batterien. Neunzehn Tage später berichtete die New York Times, dass „die chemischen Batterien erschöpft und die Solaranlagen in Betrieb seien“.

Durch den Einsatz von Solarzellen kann der Pioneer-Satellit länger in Betrieb sein als der von der Sowjetunion gestartete Messenger-Satellit. Letzteres funktionierte bereits nach wenigen Wochen im Weltraum nicht mehr. Die Pioneer-Satelliten waren über längere Zeiträume im Einsatz, konnten die Lage der Inseln im Südpazifik genauer kartieren und ermöglichten es Geophysikern, die Form der Erde besser zu bestimmen.

Solarzellen in Pioniersatelliten im Einsatz

Die größere Rolle des Pioneer-Satelliten besteht darin, dass er einen Durchbruch bei der Nutzung von Solarenergie im Weltraum erzielt hat. Heute sind Solarzellen zu einem der wichtigsten Geräte im Raumfahrtprogramm geworden.

Pioneer-Satellit und 4 Solarzellen

Nachdem Spectrolab mit dem Pioneer-Programm in den Markt für Satelliten-Solarzellen eingestiegen war, war das Unternehmen nicht mehr aufzuhalten und erreichte mehrere Meilensteine. Dazu gehörte der Aufklärungssatellit Explorer 6, der erste mit einer vollständigen Solaranlage, der 1959 das erste Foto der Erde aus dem Weltraum lieferte. Der erste geostationäre Kommunikationssatellit, Xinkang, verwendete am Körper montierte Solarzellen. Bei der Apollo-11-Mission im Jahr 1969 wurden die ersten Solarmodule auf dem Mond eingesetzt. Dies sind alles Produkte von Spectrolab. Sie lieferten außerdem 275.000 Siliziumbatterien für die Internationale Raumstation. Dabei handelt es sich um die größten jemals im Weltraum eingesetzten Photovoltaik-Module mit einer Gesamtleistung von 200 Kilowatt.

Durch den erfolgreichen Einsatz von Solarzellen in verschiedenen Raumfahrzeugen hat man den Wert von Solarzellen erkannt. Dr. Hans Ziegler hat berechnet, dass das Startgewicht des Akkupacks durch die Verwendung von Solarzellen zum Laden wesentlich geringer ausfallen würde als durch das Mitführen von Batterien. Der Umwandlungswirkungsgrad von Silizium-Solarzellen lag damals bei etwa 10 %. Ein US-Unternehmen namens Spectrum Laboratories hat sich zum Ziel gesetzt, Solarzellen speziell für Weltraumanwendungen zu entwickeln. Seitdem gehören Solarzellen zur Standardausrüstung künstlicher Satelliten.

Bis in die 1970er Jahre hatte sich der Wirkungsgrad von Siliziumzellen auf etwa 12 % verbessert. In einer Entfernung von einer Astronomischen Einheit von der Sonne, also der Entfernung von der Sonne zur Erde, kann eine Silizium-Solarzelle mit einem Durchmesser von 6 cm eine Stromstärke von 0,25 Volt und 1 Ampere erzeugen.

Wie werden Solarzellen leistungsfähiger, wenn wir in den Weltraum vordringen?

Als in den 1970er und 1980er Jahren die Nachfrage nach leistungsfähigeren und effizienteren Satelliten stieg, entwickelten Solarzellenhersteller wie Spectrolab immer leistungsfähigere Solarzellen. Etwa zu Beginn des 21. Jahrhunderts ersetzte Galliumarsenid Silizium als Hauptmaterial für Weltraum-Solarzellen. Seine Effizienz kann etwa 30 % erreichen und es wurde schnell zum Mainstream der Branche. Am effizientesten sind derzeit Mehrfach-Photovoltaikzellen. Sie verwenden eine Kombination aus mehreren Schichten Galliumindiumphosphid, Galliumarsenid und Germanium und erreichen Wirkungsgrade von über 39,2 % bei nicht konzentrierter AM1.5G-Beleuchtung und über 47,1 % bei Verwendung konzentrierter AM1.5G-Beleuchtung. Heute ist Spectrolab allein in der Lage, jährlich fast 500 MW Mehrfachsolarzellen und -module herzustellen (mehr als 30 Hochleistungssatelliten). Auch die in den US-Marsrovern Opportunity und Spirit verwendeten Solarzellen sind Produkte von Spectrolab. Der Marsrover Opportunity wurde für eine Lebensdauer von nur 90 Tagen konzipiert, ist jedoch bereits seit 14 Jahren im Einsatz.

Bis heute hat die NASA mehrere Sonden zur Oberfläche des Mars geschickt, darunter Lander, Rover und Hubschrauber. Auf diesen Detektoren können wir die Entwicklung und Veränderungen in der Solarzellentechnologie beobachten.

Die drei Marsrover auf dem Bild sind von links nach rechts: Spirit, Sojourner und Curiosity.

@Mars Rover

Der Marsrover benötigt Strom zum Manövrieren, zum Antrieb wissenschaftlicher Instrumente und zur Kommunikation mit der Erde. Und wenn er auf dem Mars bohren will, wird sogar noch mehr Strom benötigt. Derzeit ist die Hauptenergiequelle des Marsrovers noch eine aus mehreren Solarmodulen bestehende Solaranlage. Sie sehen ein bisschen wie „Flügel“ aus, ihr Hauptzweck besteht jedoch eher in der Stromerzeugung als im Fliegen.

Mit der Einführung verschiedener Generationen von Marsrovern werden die verwendeten Solarzellen ständig aktualisiert, um eine immer höhere Leistung zu erzielen.

Am 4. Juli 1997 landete der Rover Sojourner auf dem Mars. Es war für eine Laufzeit von nur einer Woche ausgelegt, war aber tatsächlich ganze 85 Tage in Betrieb. Während der klaren Tageslichtstunden auf dem Mars können die Silizium-Solaranlagen von Sojourner etwa vier Stunden lang etwa 140 Watt Strom erzeugen. Für den Betrieb benötigt der Rover etwa 100 Watt (entspricht einer herkömmlichen Wolfram-Glühbirne).

Sojourner Rover aus der Sicht der Mars Pathfinder-Sonde

Natürlich sind 140 Watt der Idealzustand. Auch auf dem Mars gibt es jahreszeitliche Veränderungen. Wenn es sein Aphel erreicht, ist die Intensität des Sonnenlichts aufgrund der Entfernung geringer. Wie die Erde hat auch der Mars eine geneigte Rotationsachse, die jahreszeitliche Veränderungen auf dem Mars mit sich bringt. In Kombination mit dem Staub, der die Solaranlage bedeckt, könnte die Stromerzeugungskapazität der Sojourner-Solaranlage auf etwa 50 Watt reduziert sein. Daher verfügt der Sojourner auch über eine 40 Amperestunden Lithiumbatterie, die tagsüber über Solarzellen aufgeladen wird. Nachts hängt davon der Betrieb des Marsrovers ab.

Zur Zeit von Spirit und Opportunity waren Dreifach-Solarmodule aus Galliumarsenid bereits ausgereift. Diese Paneele bestehen aus drei Schichten und sind leistungsstärker als die einschichtigen Paneele des Sojourner. Während der hellsten Sonnenstunden können die Solarmodule von Spirit und Opportunity an einem Marstag etwa 900 Wattstunden Strom liefern.

Künstlerische Darstellung des Spirit Rovers auf dem Mars

Die Staubbedeckung ist das größte Problem für Solarmodule auf dem Mars. Da es keine Möglichkeit gibt, den Staub zu beseitigen, wird die Sonneneinstrahlung durch die Staubansammlung weiterhin abnehmen. Dies war ein wesentlicher Faktor dafür, dass die NASA schließlich den Kontakt zu den Marsrovern Spirit und Opportunity verlor.

Da dieses Problem schwer zu lösen ist, verwenden sowohl die nachfolgende „Curiosity“ als auch die derzeit im Einsatz befindliche „Perseverance“ thermische Energiequellen auf Basis radioaktiver Isotope.

@Insight-Lander stellt Rekord für Stromerzeugung auf dem Mars auf

Am 26. November 2018 landete die InSight-Sonde der NASA erfolgreich auf dem Mars und stellte mit ihrer Doppel-Solarzellenanordnung einen Rekord für die tägliche Stromerzeugung auf dem Mars auf.

InSight Mars Lander

An seinem ersten Tag auf dem Mars erzeugte InSight 4.588 Wattstunden Strom aus Solarenergie und übertraf damit die 2.806 Wattstunden des Curiosity Rovers bei weitem. Auf dem dritten Platz liegt die Landeeinheit Phoenix, die mit Solarenergie betrieben wird und täglich etwa 1.800 Wattstunden Strom produziert.

Das Solarpanel von InSight heißt UltraFlex, was als „superflexibel“ interpretiert werden kann. Es ist ein Produkt von Orbital Sciences ATK, das inzwischen von Northrop Grumman übernommen wurde. Dabei handelt es sich um eine fächerartige Struktur, die sich beim Entfalten zu einem Kreis zusammenfügt. Es wird auch auf der Phoenix-Landeeinheit und dem Frachtraumschiff Cygnus verwendet.

Laut Northrop Grumman hat UltraFlex einen Wirkungsgrad von 29,5 %. Die Zellen werden von SolAero Technologies hergestellt. Darüber hinaus ist Insight mit zwei 25-Amperestunden-Lithiumbatterien ausgestattet.

Die beiden Solarmodule von InSight haben jeweils einen Durchmesser von 2,2 Metern und im ausgeklappten Zustand hat die gesamte Landesonde etwa die Größe eines „großen Cabriolets aus den 1960er Jahren“. Das Zellenpaar kann an einem klaren Tag eine Spitzenleistung von 600 bis 700 Watt liefern, etwa die Hälfte der Leistung der Erde. Selbst mit Staub bedeckt sollte es noch mindestens 200 bis 300 Watt Spitzenleistung liefern können.

@Smart Mars Helikopter

Als der Marsrover „Perseverance“ der NASA im Jahr 2020 auf dem Mars landete, brachte er ein einzigartiges Gerät mit: den kleinen Helikopter Ingenuity. Der Flug dieses unbemannten Hubschraubers hat den Menschen ein neues Verständnis für die Anwendung und Erhaltung der Solarenergie auf dem Mars vermittelt. Die Atmosphäre des Mars ist dünn und um ein Objekt, das schwerer als Luft ist, hierher zu schleudern, ist eine viel größere Rotationskraft erforderlich als auf der Erde. Können Solarzellen einen so großen Strombedarf decken?

Der Mars-Helikopter Ingenuity wird am Boden getestet

Die Solarmodule von Ingenuity werden von einem Unternehmen namens SolAreo bereitgestellt und verwenden die sogenannte „Inverted Deformable Multi-Junction Panel“-Technologie. Dieser Solarmodultyp weist nicht nur einen Wirkungsgrad von 33 % auf, der die 30 % herkömmlicher Galliumarsenidzellen übersteigt, sondern ist auch über 40 % leichter als herkömmliche, weltraumtaugliche Solarmodule. Das geringe Gewicht und die ultrahohe Effizienz der Paneele ermöglichen Ingenuity den Flug.

Die Solarmodule von Ingenuity sind ca. 425 mm breit und 165 mm lang. Seine Stromerzeugungskapazität reicht nicht aus, um den Flug direkt zu unterstützen, und der Lithium-Akku muss vor dem Fliegen vollständig aufgeladen werden. Die Solarzellen liefern an jedem Marstag genügend Energie für einen 90-sekündigen Flug.

Auf Fotos, die vor Ort aufgenommen wurden, waren die Solarmodule von Ingenuity staubig, doch die NASA schien sich keine Sorgen zu machen und sagte, die Auswirkungen würden geringfügig sein. Es stellt sich heraus, dass die Solarmodule von Ingenuity über dem Rotor installiert sind. Dies bringt einen enormen Vorteil. Wir haben im vorherigen Artikel erwähnt, dass die Staubabdeckung dazu führte, dass die Effizienz der Solarzellen des Marsrovers zunehmend abnahm. Während des Flugs wird Ingenuity jedoch eine relativ hohe Fluggeschwindigkeit aufweisen, was dem Wind gleichkommt, der auf die Solarzellen bläst, wodurch der Staub weggeblasen und die Stromerzeugungskapazität wiederhergestellt werden kann. Dies gibt den Menschen mehr Vertrauen in die Fähigkeit, mit einem Drehflügler in der Marsatmosphäre zu fliegen.

Gelungene Innovation, wie werden Solarzellen nach ihrer „Transformation“ aussehen?

Auch in absehbarer Zukunft werden Solarzellen die wichtigste Energiequelle für Satelliten, Raumfahrzeuge, Raumstationen und Sonden bleiben. In der Anfangsphase des Betriebs der Mondbasis wird eine große Anzahl von Solarzellen eingesetzt, um den Betrieb der Basis zu unterstützen. Über die Stationierung eines Atomkraftwerks auf dem Mond wird derzeit noch diskutiert. Selbst wenn es realisiert wird, wird es auf jeden Fall hinter Solarzellen liegen.

Es gibt zwei wichtige Leistungsindikatoren für Solarmodule. Die erste ist die spezifische Leistung, also die Leistung, die erzeugt werden kann, geteilt durch die Masse der Solaranlage. Ein weiterer wichtiger Messwert ist die Stapeleffizienz oder die erzeugte Leistung geteilt durch das gestapelte Volumen, die angibt, wie leicht das Array in eine Trägerrakete passt. Natürlich gibt es noch eine dritte wichtige Kennzahl: die Kosten pro Watt.

Um die spezifische Leistung zu erhöhen, verwenden typische Solarmodule auf Raumfahrzeugen dicht gepackte rechteckige Solarzellen, die nahezu 100 % der für die Sonne sichtbaren Fläche des Solarmoduls abdecken. Wenn das Raumfahrzeug jedoch am Körper montierte Batterien verwendet, d. h. die Solarmodule an der Außenfläche des Satellitenkörpers befestigt sind, ist der für die Sonne sichtbare Bereich viel kleiner.

Um eine maximale Leistung zu erzielen, können sich die Solarmodule mit der Bewegung des Raumfahrzeugs drehen. Daher sind die Solarmodule immer zur Sonne ausgerichtet, egal, wohin das Raumfahrzeug zeigt. Manchmal neigen Satellitenbetreiber Solarmodule jedoch absichtlich ein wenig, um eine direkte Ausrichtung auf die Sonne zu vermeiden. Dies liegt oft daran, dass die Bordbatterien bereits voll sind oder die Nutzlast nicht so viel Strom benötigt. Auch die Internationale Raumstation neigt ihre Solarmodule manchmal zur Seite, um den Bahnwiderstand zu verringern.

Bei längerer Sonneneinstrahlung verringert sich die Leistung von Photovoltaikzellen um etwa ein bis zwei Prozent pro Jahr. Bei der Einwirkung der Partikelstrahlung von Sonneneruptionen verringert sich der Wert sogar noch schneller. Der Weltraum enthält elektromagnetische und ionisierende Strahlung in unterschiedlichen Konzentrationen. Es gibt vier Strahlungsquellen: die Strahlungsgürtel der Erde (auch Van-Allen-Gürtel genannt), die galaktische kosmische Strahlung (GCRs), den Sonnenwind und Sonneneruptionen. Die Van-Allen-Gürtel und der Sonnenwind enthalten hauptsächlich Protonen und Elektronen, während die GCRs hauptsächlich aus hochenergetischen Protonen, Alphateilchen und schwereren Ionen bestehen. Aufgrund dieser Strahlungsarten nimmt die Effizienz von Solarmodulen mit der Zeit ab. Die Geschwindigkeit der Abnahme hängt von der Solarzellentechnologie und dem Standort des Raumfahrzeugs ab. Bei Plattenabdeckungen aus Borosilikatglas können die jährlichen Effizienzverluste zwischen 5 und 10 % liegen. Andere Glasbeschichtungen wie Quarzglas und Bleiglas können die Effizienzverluste auf weniger als 1 % pro Jahr senken.

Daher werden Forschung, Entwicklung und Verbesserung von Solarzellen noch lange fortgesetzt. Eine erfolgreiche Innovation der letzten Zeit ist die flexible, entfaltbare Solarzelle.

Das flexibel einsetzbare Solarzellen-Array wird als ROSA bezeichnet. Solarzellen für die Luft- und Raumfahrt sind traditionell teuer, sperrig und oft komplex im Betrieb. ROSA ist kompakt, erschwinglich und kann für eine Vielzahl wissenschaftlicher und kommerzieller Missionen von der erdnahen Umlaufbahn bis hin zu interstellaren Reisen eingesetzt werden. Heute wird ROSA auf der Internationalen Raumstation und bei der Double Asteroid Redirection Mission eingesetzt. Zukünftig ist ein Einsatz auf der Raumstation im Erd-Mond-Orbit geplant. Auch bei einigen kommerziellen Satelliten wird über den Einsatz von ROSA diskutiert. ROSA wurde von Red Line Aerospace entwickelt, einem Unternehmen, das ROSA herstellt und produziert. Es wurde ursprünglich von Deployable Space Systems (DSS) mit Unterstützung der Space Technology Directorate der NASA entwickelt. Im Jahr 2021 hat Redline Aerospace DSS übernommen, um den Anwendungsmarkt für ROSA weiterzuentwickeln.

Astronauten installieren ROSA auf der Internationalen Raumstation

Ken Steele, Vizepräsident für Geschäftsentwicklung bei Redline Aerospace, sagte, die Sonne sei die größte Energiequelle im Weltraum und produziere pro Sekunde mehr Energie, als die Menschheit in den vergangenen 70 Jahren verbraucht habe. Die meisten Raumfahrzeuge nutzen Solarmodule, um die kontinuierliche Energie der Sonne zu nutzen und Strom für verschiedene Zwecke bereitzustellen, beispielsweise für Wärmeenergie und Nutzlastoperationen. Allerdings gibt es bei der Konstruktion von Solarmodulen zwei Schlüsselfaktoren – Größe und Zuverlässigkeit –, die sich nur schwer optimieren lassen. Die Größe der Paneele wirkt sich auf die Startkosten aus, und gleichzeitig ist eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich, um den rauen Weltraumbedingungen standzuhalten, zu denen Temperaturschwankungen, Strahlung und Mikrometeoroideneinschläge gehören. Daher müssen die Menschen dringend neue Konzepte für Solarzellen entwickeln, um die oben genannten Probleme zu lösen.

Das Aufkommen von ROSA löst genau diese Probleme. Im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen weist ROSA eine kompakte Struktur auf und kann zum einfachen Starten wie ein Teppich aufgerollt werden. Im entfalteten Zustand ist die Fläche jedoch recht groß. Darüber hinaus ist ROSA skalierbar und modular, um verschiedenen Missionsanforderungen gerecht zu werden, und kann sowohl auf kleinen Satelliten als auch bei Weltraummissionen eingesetzt werden.

ROSA steht nach dem Einsatz auf der Internationalen Raumstation ISS schräg zur alten Batterie.

Matt, technischer Direktor von ROSA auf der Internationalen Raumstation bei Red Line Aerospace, sagte, dass beim Einsatz großer Solaranlagen normalerweise Motoren und Kabelsysteme zum Einsatz kämen, was einen großen Personaleinsatz und leistungsstarke elektrische Systeme erfordere. Im Gegensatz dazu kann sich ROSA selbstständig entfalten und dabei die deformierte potentielle Energie im Verbundausleger nutzen. Darüber hinaus wird durch die Verwendung von Verbundauslegern die Möglichkeit einer Blockierung des Mechanismus oder eines Motorausfalls erheblich verringert.

Obwohl ROSA kleiner als herkömmliche Solaranlagen ist, verwendet es hocheffiziente Solarzellen und ein einzelnes Solarpanel kann mehr als 30 Kilowatt Strom erzeugen. Zur Steigerung der Stromerzeugungskapazität könnten in Zukunft Konzentratoren eingesetzt werden. Darüber hinaus verfügt der Verbundausleger über eine gute strukturelle Steifigkeit und kann dynamischen Umgebungen, Vibrationen sowie Kollisionen mit Trümmern oder Mikrometeoroiden standhalten, was für Zuverlässigkeit bei Langzeitmissionen sorgt.